[논문]Lactobacillus spp. 이용 발효 붉나무의 기능성물질 검색에 대한 연구

이동성; 강민수; 김윤철; 임남경; 김현수; 정길생

doi:10.5352/jls.2013.23.1.44

Lactobacillus spp. 이용 발효 붉나무의 기능성물질 검색에 대한 연구
Functionality Analysis of Rhus javanica Fermented by Lactobacillus spp. 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.23 no.1 = no.153, 2013년, pp.44 - 54

이동성 (원광대학교 체액조절연구센터) , 강민수 (계명대학교 자연과학대학 미생물학과) , 김윤철 (원광대학교 체액조절연구센터) , 임남경 (계명대학교 신약개발연구소) , 김현수 (계명대학교 자연과학대학 미생물학과) , 정길생 (계명대학교 신약개발연구소)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 한약재를 Lactobacillus속 균주로 발효시켜 기능성물질을 확인하고자 하였다. 선행연구를 통해 선별한 발효에 사용한 10가지 한약은 100% methanol로 추출하여 Lactobacillus속 균주와 MRS배지를 첨가하여 사용하였고 발효 후 ethyl acetate로 추출하여 사용하였다. 10가지 중 붉나무를 Lb. brevis KCTC 3498로 발효하고 ethyl acetate로 추출한 추출물에서 마우스 해마 유래 세포주인 HT22 세포에서 glutamate로 유발된 산화적 손상으로부터 세포 보호효과가 우수했으며, 이는 heme oxygenase-1 단백질 발현에 의한 것 임을 밝혔다. 또한, 뇌세포 보호에 heme oxygenase-1 발현의 주요 기전인 Nrf2 핵 내의 전사와 직접적인 연관이 있음을 확인하였다. 붉나무의 발효 전과 후의 항균, 항산화 효과 비교 실험에서는 붉나무를 Lb. plantarum subsp. plantarum KCTC 3108, Lb. fermentum KCTC 3112, Lb. brevis KCTC 3498 균주로 각각 발효한 한약재는 발효 전보다 항산화 활성이 높아지거나 비슷한 수준으로 나타났다. Lb. plantarum subsp. plantarum KCTC 3108, Lb. casei KCTC 3109로 발효한 붉나무 발효액과 ethyl acetate 여액층은 Bacillus subtilis PCI 219, Escherichia coli KCTC 1682, Shigella flexneri KCTC 2517, Vibrio parahaemolyticus KCTC 7471, Pseudomonas aeruginosa KCTC 2004에 모두 항균활성을 보였다. 붉나무를 Lb. brevis KCTC 3498로 발효하여 ethyl acetate로 추출한 추출물은 B. subtilis PCI 219, E. coli KCTC 1682, S. flexneri KCTC 2517, V. parahaemolyticus KCTC 7471 균주에서 발효한 추출물이 단순 붉나무 추출물보다 높은 항균활성을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper

To determine the potential function of Rhus javanica in Korean medicine, it was fermented with each strain of Lactobacillus spp. Each strain of Lactobacillus spp. was inoculated in lactobacilli MRS broth, and 5 mg/ml of methanol extract of Rhus javanica was added. In mouse hippocampal HT22 cells, ethyl acetate extract of R. javanica fermented with L. brevis KCTC 3498 induced heme oxygenase-1 expression and showed a significant cytoprotective effect on glutamate-induced oxidative damage. The cytoprotective effect was related to the transcription of the nuclear factor E2-related factor2 (Nrf2), which is responsible for the induction of heme oxygenase-1 within the nucleus. The antimicrobial, antioxidant, and heme oxygenase-1 expression activities of fermented R. javanica were measured after extraction with ethyl acetate. R. javanica fermented with L. plantarum subsp. plantarum KCTC 3108, L. fermentum KCTC 3112, and L. brevis KCTC 3498 had higher antioxidant activity than nonfermented R. javanica. The fermented R. javanica with L. plantarum subsp. plantarum KCTC 3108, L. casei KCTC 3109 after ethyl acetate extraction showed antibacterial activity against Bacillus subtilis PCI 219, Escherichia coli KCTC 1682, Shigella flexneri KCTC 2517, Vibrio parahaemolyticus KCTC 7471, and Pseudomonas aeruginosa KCTC 2004. An ethyl acetate extract of the fermented R. javanica with Lactobacillus brevis KCTC 3498 exhibited stronger antibacterial activity than a nonfermented one against strains of B. subtilis PCI 219, E. coli KCTC 1682, S. flexneri KCTC 2517, and V. parahaemolyticus KCTC 7471.

주제어

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Heme oxygenase 유도체인 HO-1의 기능은?	이러한 산화적 스트레스는 신경세포를 손상시키거나 죽게 만들고[1], 중추신경계의 퇴행성 뇌질환을 유발시키는 주된 원인중의 하나로 알려져 있다[17]. 항산화시스템과 관련된 Heme oxygenase (HO)는 세포의 중요한 구성 요소이며 HO 유도체중 하나인 HO-1은 세포내에서 Heme을 분해하여 철, biliverdin, 일산화탄소를 만들며 그 부산물들과 함께 세포손상 및 세포사멸 억제, 항염증 및 항산화 작용을 갖는 것으로 알려지고 있다[11]. HO-1 발현이 세포 보호와 항산화 작용을 통하여 산화적 스트레스로부터 뇌세포 손상을 억제한다는 연구가 보고 되어 있다[12].
	발효한약의 장점은 무엇이 있습니까?	이러한 발효한약의 장점을 개략적으로 요약해 보면 다음과 같다. 첫째, 일반 한약에 비하여 맛이 좋다. 한약에서 체내 흡수율이 떨어지고 많은 부분을 차지하는 전분을 효소가 분해하여 당을 생산하게 하므로 쓴맛이 감소하고 풍미가 개선된다. 둘째, 약효가 빠르고 뛰어나며 소화도 용이하고 유효성분의 흡수율이 훨씬 높다. 탕전하는 방법으로는 유효성분을 40∼50% 정도밖에 추출할 수 없지만 한약재를 발효하면 저 분자화 되면서 세포 간의 결합을 끊어 세포 속의 유효성분까지 추출되므로 90%이상 추출할 수 있으며 입자가 더 적은 상태이므로 흡수율을 높일 수 있다. 또한 미세한 분자구조로 추출되어 장내흡수 후 생체 이용률이 높다. 압력식 고온 추출기의 한계성을 극복하여 한약재의 지표물질과 유효성분의 추출 문제에 도움이 되는 미생물을 이용한 발효 나노 추출 방법은 기타 방법으로 추출된 약재보다 빠른 체내흡수가 용이할 뿐만 아니라 위장장애나 내장의 약화 등 소화흡수에 문제가 있는 환자들에게도 유용하다. 셋째, 발효에 의해서 많은 효소가 생산된다. 생산되는 효소 중에서 항산화 효소가 많이 생산되므로 피부 개선, 노화 예방 등과 더불어 효소는 혈액과 체내노폐물을 정화하기 때문에 발효한약은 어혈과 염증 개선에 많은 효과를 나타낸다. 넷째, 저온 농축으로 효과를 증강시킨다. 진공 감압하여 80℃이하에서 농축하므로 약효가 휘발되는 것을 줄일 수 있으며 한약이 20배 이상 고농축 된 상태이므로 복용하기가 훨씬 용이하다. 다섯째, 미생물 발효와 2차에 걸친 정밀여과 과정을 통해 농약과 중금속으로부터 안전하고, 항균성과 항곤충성이 강한 한약재나 독성을 지닌 한약재도 액체나 고체를 가리지 않고 발효가 가능하므로 독성을 제어하는데 도움이 된다. 더욱이 한약재에 함유되어 있는 잔류농약, 중금속뿐만 아니라 방부제, 표백제 등의 유해성분을 발효나 추출을 통하여 제거할 수 있다. 이처럼 미생물 발효산물은 독성과 부작용을 유발하는 원인물질을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 체질에 따른 부작용이나 한약재의 알레르기 문제의 개선이 가능하다[10]. 발효한약의 기능성에 대한 연구는 주로 항산화, 항암 및 알레르기 억제효과를 확인하여 이루어지고 있다.
	발효한약은 무엇입니까?	수치는 천연상태로부터 가공 처리하여 물리·화학적 및 생물학적 활성 변화를 유도하는 한방의 전통적인 제약기술로서 오늘날까지 전래되어 이용되고 있다[8]. 발효한약은 전통발효공법을 통해 한약재를 미생물이 잘 이용할 수 있게 찌거나 삶은 다음 공기 중의 미생물 또는 유산균과 같은 순수분리미생물을 이용하여 발효한 한약을 말한다. 이는 한약성분의 체내흡수율과 생체 이용률을 극대화시킨 일종의 가공방법으로 약리적 기능성뿐만 아니라 한약의 제형을 개선시킬 수 있다[6].

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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