상이한 재료로 제조된 발효식초 유래 다당의 화학적 특성과 면역증진 활성 Chemical Characteristics and Immuno-Stimulatory Activity of Polysaccharides from Fermented Vinegars Manufactured with Different Raw Materials원문보기
전통발효식초의 면역증진 활성을 규명하기 위하여 서로 다른 원재료로부터 제조된 국내외산 6종의 발효식초로부터 다당류를 분리하고 이들의 화학 특성과 면역증진 활성에 대해 평가하였다. 6종의 발효식초 유래 조다당 중에서 국내 현미 식초 유래 조다당(KBV-0)과 일본 현미식초 유래 조다당(JBV-0) 및 국내 감식초 유래 조다당(KPV-0)에서 발효식초 대비 높은 수율이 얻어졌으며, in vitro 상에서 대식세포를 활성화하여 우수한 interleukin(IL)-6의 생산 유도 활성을 보여 고 면역활성 다당으로 선별하고 이후의 실험에 사용하였다. 한편 선별된 발효식초 유래 3종의 다당 획분 KBV-0, KPV-0 및 JBV-0는 비특이적 면역계에 있어 중요 역할을 담당하고 있는 보체계에 대하여 모두 농도 의존적으로 높은 항보체 활성을 보였지만 KBV-0와 KPV-0의 경우 $1,000{\mu}g/mL$ 농도에서 각각 $ITCH_{50}$ 62% 및 65%의 활성을 보여 JBV-0에 비해 높은 항보체 활성을 나타냈다. 한편 KBV-0, JBV-0 및 KPV-0는 mouse 복강 macrophage에 대해 특별한 세포독성은 나타내지 않았으며, 대식세포를 자극하여 IL-6, IL-12 및 TNF-${\alpha}$의 생산을 농도 의존적으로 증가시켰다. 하지만 KPV-0의 활성이 각 처리 농도에서 상대적으로 가장 양호한 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터 국내산 전통발효식초에는 타 영양성분 외에 특이 다당류를 함유하고 있으며 이들 발효식초 유래 다당이 인체 건강유지에 필수적인 면역기능을 증진시킬 수 있음을 추정하게 하였다.
전통발효식초의 면역증진 활성을 규명하기 위하여 서로 다른 원재료로부터 제조된 국내외산 6종의 발효식초로부터 다당류를 분리하고 이들의 화학 특성과 면역증진 활성에 대해 평가하였다. 6종의 발효식초 유래 조다당 중에서 국내 현미 식초 유래 조다당(KBV-0)과 일본 현미식초 유래 조다당(JBV-0) 및 국내 감식초 유래 조다당(KPV-0)에서 발효식초 대비 높은 수율이 얻어졌으며, in vitro 상에서 대식세포를 활성화하여 우수한 interleukin(IL)-6의 생산 유도 활성을 보여 고 면역활성 다당으로 선별하고 이후의 실험에 사용하였다. 한편 선별된 발효식초 유래 3종의 다당 획분 KBV-0, KPV-0 및 JBV-0는 비특이적 면역계에 있어 중요 역할을 담당하고 있는 보체계에 대하여 모두 농도 의존적으로 높은 항보체 활성을 보였지만 KBV-0와 KPV-0의 경우 $1,000{\mu}g/mL$ 농도에서 각각 $ITCH_{50}$ 62% 및 65%의 활성을 보여 JBV-0에 비해 높은 항보체 활성을 나타냈다. 한편 KBV-0, JBV-0 및 KPV-0는 mouse 복강 macrophage에 대해 특별한 세포독성은 나타내지 않았으며, 대식세포를 자극하여 IL-6, IL-12 및 TNF-${\alpha}$의 생산을 농도 의존적으로 증가시켰다. 하지만 KPV-0의 활성이 각 처리 농도에서 상대적으로 가장 양호한 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터 국내산 전통발효식초에는 타 영양성분 외에 특이 다당류를 함유하고 있으며 이들 발효식초 유래 다당이 인체 건강유지에 필수적인 면역기능을 증진시킬 수 있음을 추정하게 하였다.
To elucidate the immuno-stimulatory activity of traditional fermented vinegar, six kinds of crude polysaccharides were isolated from traditional fermented vinegars manufactured with different raw materials in domestic or foreign countries, after which their chemical properties and immuno-stimulatory...
To elucidate the immuno-stimulatory activity of traditional fermented vinegar, six kinds of crude polysaccharides were isolated from traditional fermented vinegars manufactured with different raw materials in domestic or foreign countries, after which their chemical properties and immuno-stimulatory activities were evaluated. Of the six samples, three kinds of crude polysaccharides prepared from Korean brown rice vinegar (KBV-0), Japanese brown rice vinegar (JBV-0), and Korean persimmon vinegar (KPV-0) showed higher yields and interleukin (IL)-6 production by macrophages and were thus selected for further study. Anti-complementary activities of KBV-0, KPV-0, and JBV-0 increased dose-dependently. KBV-0 and KPV-0 showed higher anti-complementary activities ($ITCH_{50}$ 62 and 65%) than JBV-0 at $1,000{\mu}g/mL$. KBV-0, KPV-0, and JBV-0 did not affect growth of peritoneal macrophages at a dose of 1.6 to $1,000{\mu}g/mL$, where as they significantly augmented production of IL-6, IL-12, and TNF-${\alpha}$ in a dose-dependent manner. However, immuno-stimulatory activity of KPV-0 was the most potent among the tested polysaccharides. These results suggest that Korean fermented vinegars contain selected polysaccharides that confer immuno-stimulatory activities beneficial to human health.
To elucidate the immuno-stimulatory activity of traditional fermented vinegar, six kinds of crude polysaccharides were isolated from traditional fermented vinegars manufactured with different raw materials in domestic or foreign countries, after which their chemical properties and immuno-stimulatory activities were evaluated. Of the six samples, three kinds of crude polysaccharides prepared from Korean brown rice vinegar (KBV-0), Japanese brown rice vinegar (JBV-0), and Korean persimmon vinegar (KPV-0) showed higher yields and interleukin (IL)-6 production by macrophages and were thus selected for further study. Anti-complementary activities of KBV-0, KPV-0, and JBV-0 increased dose-dependently. KBV-0 and KPV-0 showed higher anti-complementary activities ($ITCH_{50}$ 62 and 65%) than JBV-0 at $1,000{\mu}g/mL$. KBV-0, KPV-0, and JBV-0 did not affect growth of peritoneal macrophages at a dose of 1.6 to $1,000{\mu}g/mL$, where as they significantly augmented production of IL-6, IL-12, and TNF-${\alpha}$ in a dose-dependent manner. However, immuno-stimulatory activity of KPV-0 was the most potent among the tested polysaccharides. These results suggest that Korean fermented vinegars contain selected polysaccharides that confer immuno-stimulatory activities beneficial to human health.
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문제 정의
02%로 가장 낮은 수율을 나타내었다(Table 1). 국내산 와인식초와 현미발효 식초와 같이 다당의 수율이 상대적으로 더 높은 것은 제품개발에 유익할 것이라 판단되며, 이후 다당의 면역활성을 평가하여 종합적으로 시료의 특성을 판단하고자 하였다.
따라서 본 연구에서는 국내외로부터 입수한 발효식초를 대상으로 다당류를 분리하고 이들이 나타내는 면역증진 활성 및 화학 특성을 비교 평가함으로써 국내 전통발효식초의 우수성과 전통발효식초 유래 다당의 새로운 기능성을 해명하기 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
본 연구에서는 국내외에서 생산된 다양한 발효식초로부터 다당류를 분리하고 이들의 특성을 확인하기 위하여 4종의 국내산 전통발효식초, 즉 국내산 사과식초, 와인식초, 현미식초 및 감식초와 2종의 수입산 전통식초인 영국산 와인식초 및 일본산 현미식초에 존재하는 조다당을 회수하였다. KWV-0의 수율이 0.
전통발효식초의 면역증진 활성을 규명하기 위하여 서로 다른 원재료로부터 제조된 국내외산 6종의 발효식초로부터 다당류를 분리하고 이들의 화학 특성과 면역증진 활성에 대해 평가하였다. 6종의 발효식초 유래 조다당 중에서 국내 현미식초 유래 조다당(KBV-0)과 일본 현미식초 유래 조다당(JBV-0) 및 국내 감식초 유래 조다당(KPV-0)에서 발효식초 대비 높은 수율이 얻어졌으며, in vitro 상에서 대식세포를 활성화하여 우수한 interleukin(IL)-6의 생산 유도 활성을 보여 고 면역활성 다당으로 선별하고 이후의 실험에 사용하였다.
가설 설정
2)KDO means 2-keto-3-deoxy-D-manno-octulosonic acid.
제안 방법
6가지 전통발효식초에서 유래한 조다당획분은 각각 50 mg/mL의 농도로 제조하여 0.2 μm membrane filter(Toyo Roshi Kaisha, Ltd., Tokyo, Japan)를 이용해 여과한 후, 50 mM ammonium formate(pH 5.5)로 평형화된 SuperdexTM 75 GL column(GE Healthcare Bio-Sciences, Piscataway, NJ, USA)이 장착된 HPLC(Agilent Technologies Co., Palo Alto, CA, USA)를 이용하여 분석하였고, 전체 구성 다당의 분자량에 따른 분포를 관찰하였다.
전통발효식초의 면역증진 활성을 규명하기 위하여 서로 다른 원재료로부터 제조된 국내외산 6종의 발효식초로부터 다당류를 분리하고 이들의 화학 특성과 면역증진 활성에 대해 평가하였다. 6종의 발효식초 유래 조다당 중에서 국내 현미식초 유래 조다당(KBV-0)과 일본 현미식초 유래 조다당(JBV-0) 및 국내 감식초 유래 조다당(KPV-0)에서 발효식초 대비 높은 수율이 얻어졌으며, in vitro 상에서 대식세포를 활성화하여 우수한 interleukin(IL)-6의 생산 유도 활성을 보여 고 면역활성 다당으로 선별하고 이후의 실험에 사용하였다. 한편 선별된 발효식초 유래 3종의 다당 획분 KBV-0, KPV-0 및 JBV-0는 비특이적 면역계에 있어 중요 역할을 담당하고 있는 보체계에 대하여 모두 농도 의존적으로 높은 항보체 활성을 보였지만 KBV-0와 KPV-0의 경우 1,000μg/mL 농도에서 각각 ITCH50 62% 및 65%의 활성을 보여 JBV-0에 비해 높은 항보체 활성을 나타냈다.
Alditol acetate 유도체를 분석하기 위한 조건으로는, SP-2380 capillary column(0.2 μm×0.25 mm×30 m, Supelco, Bellefonte, PA, USA)이 장착된 GC ACME-6100(Young Lin Co., Gyeonggi, Korea)을 이용하여 초기 오븐온도 60°C에서 1분 동안, 60°C에서 220°C까지 분당 30°C의 온도로 승온시켰으며 220°C에서 12분 동안 유지시켰다.
이후 220°C에서 분당 8°C의 온도로 승온시켰으며 250°C에서 15분까지 유지시켜 분석을 실시하였다. 각 구성당의 mole%는 각 유도체의 peak 면적, 분자량 및 flame ionization detector(FID)에 대한 molecular response factor를 각각 산출하여 계산하였다.
구성당 분석은 Jones와 Albersheim(24)의 방법을 일부 변형하여 다당을 가수분해하고 각각의 다당을 alditol acetate로 유도체화한 후 gas chromatography를 이용해 분석하였다. 국내외 발효식초 유래 조다당 시료는 2 M TFA(trifluoroacetic acid) 상에서 121°C, 90분간 반응시켜 가수분해한 후 1 mL의 1 M NH4OH 용액에 용해하여 10 mg의 NaBH4(Sigma-Aldrich Co.
다음으로 FBS/RPMI에 용해한 각각의 조다당 시료를 3.2~2,000 μg/mL의 농도가 되도록 5배수로 연속 희석하여 동일 plate에 100 μL씩 분주한 후 37°C, 5% CO2 배양기에서 24시간 배양하면서 macrophage를 자극하였다(26).
발효식초 유래 KBV-0, JBV-0 및 KPV-0는 mouse의 복강으로부터 분리한 대식세포에 대한 직접 독성 여부를 농도별로 측정하였다. 즉 2×106 cells/mL로 조정된 대식세포에 KBV-0, JBV-0 및 KPV-0를 시료 농도 1.
이후 220°C에서 분당 8°C의 온도로 승온시켰으며 250°C에서 15분까지 유지시켜 분석을 실시하였다.
즉 정상인의 혈청과 2% gelatin, 3 mM Ca2+, 10 mM Mg2+이 함유된 GVB2+ 완충용액(gelatin veronal buffered saline, pH 7.4) 및 시료를 각각 50 µL씩 혼합하여 37°C에서 30분 동안 1차 반응시킨 후, 이 반응액에 GVB2+를 350 µL씩 첨가하고 이를 10~160배까지 연속 희석하였다.
6종의 국내외산 전통발효식초는 각각 5배 농축하여 초산 및 휘발성 성분을 제거하고 4배 부피(v/v%)의 95% ethanol을 가하여 24시간 동안 다당을 침전시킨 후, 원심분리(6,000 rpm, 30분, 4°C) 하여 침전물을 분리하였다. 침전물은 소량의 증류수에 재용해한 다음 dialysis tubing(MW cut off 12,000~14,000, Sigma-Aldrich Co.)을 이용하여 2~3일간 투석을 진행하였다. 이후 동결건조(FreeZone 12 Liter, Labconco Co.
대상 데이터
coli O127:B8)는 Sigma-Aldrich Co.(St. Louis, MO, USA)의 제품을 사용하였고, 세포증식능 측정에 사용한 cell counting kit-8(CCK-8)은 Dojindo Laboratories(Kumamoto, Japan)로부터 구입하였다.
BALB/c 마우스 복강에 5% thioglycollate medium (Sigma-Aldrich Co.) 1 mL를 주입하여 96시간이 경과된 후에 유도된 macrophage를 회수하여 사용하였다. 회수한 macrophage는 100 U/mL의 penicillin, 100 μg/mL의 streptomycin 및 125 ng/mL의 fungizone과 amphotericin B 및 10% FBS가 첨가된 RPMI-1640 medium(FBS/RPMI)으로 세척하고 세포수가 2.
국내외 발효식초 유래 조다당 시료는 2 M TFA(trifluoroacetic acid) 상에서 121°C, 90분간 반응시켜 가수분해한 후 1 mL의 1 M NH4OH 용액에 용해하여 10 mg의 NaBH4(Sigma-Aldrich Co.)로 4시간 동안 개환 및 환원시켰다.
인공조명 아래에 1일 12시간씩(오전 9시~오후 9시) 명암을 교대하였으며 경기대학교 동물윤리위원회의 허가(2013-003)를 거쳐 규정에 따라 진행하였다. 면역활성 측정의 동물세포 배양을 위한 RPMI-1640 medium과 fetal bovine serum(FBS) 및 penicillin/streptomycin은 Welgene(Daegu, Korea)에서 구입하여 사용하였다. 대조군으로 사용된 LPS(lipopolysaccharide from E.
본 실험에 사용된 실험동물은 inbred mice BALB/c(6주령, 웅성)로 새론바이오(Gyeonggi, Korea)에서 구입하여 일주일간 적응을 거친 후 실험에 사용하였다. 사육 조건은 23±3°C, 습도 55~70%였으며 물과 사료(Cargill Agri Purina Inc.
본 연구에서 사용된 식초는 국내외에서 시판 또는 생산되는 전통발효식초 6종으로 국내산 전통발효식초 4종(사과식초, 와인식초, 현미식초 및 감식초)과 수입산 발효식초 2종(영국산 와인식초 및 일본산 현미식초)이었으며 2012년 9월 시중 대형 판매장 및 생산회사로부터 구매하여 실험에 사용하였다.
모든 표준물질 및 분석시약은 Sigma-Aldrich Co.부터 구매하여 실험에 사용하였다.
)을 이용하여 2~3일간 투석을 진행하였다. 이후 동결건조(FreeZone 12 Liter, Labconco Co., Kansas City, KS, USA) 하여 각각 국내 사과식초 유래 조다당(Korean apple vinegar, KAV-0), 국내 와인식초 유래 조다당(Korean wine vinegar, KWV-0), 국내 현미식초 유래 조다당(Korean brown rice vinegar, KBV-0), 국내 감식초 유래 조다당(Korean persimmon vinegar, KPV-0), 영국 와인식초 유래 조다당(United Kingdom wine vinegar, UWV-0) 및 일본 현미식초 유래 조다당(Japan brown rice vinegar, JBV-0)으로 조제하여 실험에 사용하였다.
데이터처리
시료 간의 유의성 차이는 분산분석(ANOVA)을 실시한 후 Duncan's multiple range test로 사후검정을 실시하여 측정값 간의 유의성을 검증하였다.
실험 결과는 SPSS(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 사용하여 통계처리 하였으며, 평균과 표준편차로 산출하였다. 시료 간의 유의성 차이는 분산분석(ANOVA)을 실시한 후 Duncan's multiple range test로 사후검정을 실시하여 측정값 간의 유의성을 검증하였다.
이론/모형
2~2,000 μg/mL의 농도가 되도록 5배수로 연속 희석하여 동일 plate에 100 μL씩 분주한 후 37°C, 5% CO2 배양기에서 24시간 배양하면서 macrophage를 자극하였다(26). 배양 종료 후 세포 배양 상등액을 회수하고 상등액 중에 유도된 다양한 사이토카인의 함량은 해당 sandwich ELISA kit(BD Biosciences Co., Ltd., San Diego, CA, USA)를 이용, 제조사의 지침에 따라 분석하였으며, 시료에 의한 세포독성은 CCK-8을 이용한 water soluble tetrazolium(WST) assay(27)를 이용하여 측정하였다.
선별 과정에서 우수한 수율과 가장 높은 대식세포의 IL-6 생산 증진 활성을 보인 KBV-0, JBV-0 및 KPV-0 3종은 실험에 필요한 충분한 양을 확보하기 위해 재차 다량 시료를 조제하였으며, 인체의 초기 감염 방어에 있어 중요한 역할을 담당하고 있는 보체계에 대한 활성화 여부를 Mayer(25)의 방법에 따라 측정하였다. KBV-0 및 KPV-0의 경우 1,000μg/mL의 농도에서 양성대조군으로 사용한 운지버섯(Coriolus versicolor) 유래 면역활성 다당체인 PSK(polysaccharide‑K)(34)의 항보체 활성 약 60%에 비해 약간 높은 62%, 65%의 우수한 활성을 보였으며, 특히 KPV-0의 경우 100 μg/mL의 농도에서 동일 농도를 가한 양성대조군보다 훨씬 높은 활성을 나타내었다.
전통발효식초 유래 조다당획분의 일반성분을 분석하기 위해 중성당의 함량은 galactose를 표준물질로 하여 phenol-sulfuric acid법(20)으로 분석하였고 산성당의 함량은 D-galacturonic acid를 표준물질로 하여 m-hydroxybiphenyl법(21)으로 분석하였으며, 단백질의 함량은 bovine albumin을 표준물질로 하여 Bradford법(22)으로, TBA-positive material의 함량은 2-keto-3-deoxy-D-manno-octulosonic acid(KDO)를 표준물질로 하여 thiobarbituric acid법(23)으로 각각 정량 분석하였다. 모든 표준물질 및 분석시약은 Sigma-Aldrich Co.
항보체 활성은 Mayer법(25)을 이용하여 시료에 의한 보체 활성화 후, 잔존하는 보체에 의한 적혈구 용혈 활성에 근거를 둔 complement fixation test로 측정하였다. 즉 정상인의 혈청과 2% gelatin, 3 mM Ca2+, 10 mM Mg2+이 함유된 GVB2+ 완충용액(gelatin veronal buffered saline, pH 7.
성능/효과
6종의 전통식초 유래 조다당을 대상으로 일반 화학특성을 분석한 결과 KAV-0, KBV-0, JBV-0, KWV-0 모두 87.0% 이상의 중성당(87.6~92.2%)과 함께 소량의 산성당(7.8~12.4%)을 함유하고 있는 것으로 나타났으며, KPV-0와 UWV-0는 주로 중성당(78.4~78.9%)으로 구성되어 있었고, 상대적으로 산성당(21.1~21.6%)을 높은 비율로 함유하고 있어 다른 특성을 나타내었다(Table 1). 각 조다당 시료에는 단백질 또는 일반적으로 식물체 추출물 및 발효물에서 발견되는 TBA-positive material(KDO)이 6종의 시료에서 모두 함유되어 있지 않았다(Table 1).
6종의 조다당 획분은 50 mM ammonium formate(pH 5.5)로 평형화된 Sephadex 75 GL column을 이용하여 HPLC를 행하여 전체 구성 다당의 분자량에 따른 분포를 관찰한 결과 Fig. 1의 chromatogram에서와 같이 KAV-0와 JBV-0의 경우 다른 시료들에 비해 고분자 다당만을 주 구성분자로 함유하고 있었다. 또한 KBV-0와 KWV-0는 Table 1의 구성당 결과에서 glucose를 다량 함유하고 있었는데 Fig.
IL-6 및 IL-12의 경우 KBV-0와 JBV-0에 비해 KPV-0는 저농도인 8μg/mL 이상에서부터 급격히 사이토카인의 생산을 증진시켰으며(Fig. 5A, 5B), TNF-α의 경우(Fig. 5C)에는 40 μg/mL에서부터 사이토카인의 급격한 증가가 관찰되어 각 농도에서의 사이토카인 생산 유도 활성은 공히 감식초 유래 다당 KPV-0에서 가장 우수한 것으로 나타났다.
KBV-0 및 KPV-0의 경우 1,000μg/mL의 농도에서 양성대조군으로 사용한 운지버섯(Coriolus versicolor) 유래 면역활성 다당체인 PSK(polysaccharide‑K)(34)의 항보체 활성 약 60%에 비해 약간 높은 62%, 65%의 우수한 활성을 보였으며, 특히 KPV-0의 경우 100 μg/mL의 농도에서 동일 농도를 가한 양성대조군보다 훨씬 높은 활성을 나타내었다.
본 연구에서는 국내외에서 생산된 다양한 발효식초로부터 다당류를 분리하고 이들의 특성을 확인하기 위하여 4종의 국내산 전통발효식초, 즉 국내산 사과식초, 와인식초, 현미식초 및 감식초와 2종의 수입산 전통식초인 영국산 와인식초 및 일본산 현미식초에 존재하는 조다당을 회수하였다. KWV-0의 수율이 0.45%로 가장 높았으며, KAV-0는 0.02%로 가장 낮은 수율을 나타내었다(Table 1). 국내산 와인식초와 현미발효 식초와 같이 다당의 수율이 상대적으로 더 높은 것은 제품개발에 유익할 것이라 판단되며, 이후 다당의 면역활성을 평가하여 종합적으로 시료의 특성을 판단하고자 하였다.
국내외 발효식초 유래 조다당의 직접 자극에 의한 대식세포의 사이토카인 생산을 in vitro에서 측정한 결과 KBV-0와 KPV-0는 모두 농도 의존적으로 IL-6의 생산을 촉진하였으며, 시료 농도에 따른 생산자극 pattern 또한 두 시료가 유사함을 확인하였다(Fig. 2). 특히 KAV-0 및 JBV-0는 1.
1의 chromatogram에서와 같이 KAV-0와 JBV-0의 경우 다른 시료들에 비해 고분자 다당만을 주 구성분자로 함유하고 있었다. 또한 KBV-0와 KWV-0는 Table 1의 구성당 결과에서 glucose를 다량 함유하고 있었는데 Fig. 1에 나타난 바와 같이 타 시료에 비해 분자량이 상이한 저분자 다당이 다량 검출되었으며, 이는 oligo당 또는 limit dextrin 형태의 저분자 glucan이 발효과정 중에 식초에 용해되어 존재함을 추정하게 하였다.
반면 KWV-0와 UWV-0는 다른 4종의 시료에 비해 상대적 활성이 매우 낮았으며, 특히 UWV-0는 1,000 μg/mL의 고농도에서도 활성을 거의 나타내지 않는 특성을 보였다.
본 실험에서 mouse 복강으로부터 분리한 대식세포를 KBV-0, JBV-0 및 KPV-0로 자극한 결과, 염증부위에 면역세포의 귀소와 직접 관련이 있는 염증성 cytokine으로 분류되는 TNF-α 및 IL-6의 생산 및 세포성 면역능의 활성화와 직접 관련이 있는 IL-12를 유의하게 생산하는 활성이 있음이 확인되었으므로 발효식초 유래 KBV-0, JBV-0 및 KPV-0는 생체방어에 작용하는 면역기구를 활성화(조절)하는 기능이 우수하며 특히 KPV-0는 타 발효식초 유래 다당의 면역활성에 비해 훨씬 강력함을 확인할 수 있었다.
또한 보체 활성화 과정 중 생성되는 여러 보체 분해산물은 각종 생리반응을 매개한다고 알려져 있으며, 특히 대식세포와 림프구의 활성화, 면역증강 등과 밀접한 상관관계가 있다고 보고되고 있다(36). 본 실험의 결과로부터 선별된 3종의 발효 식초 유래 다당은 인체의 초기 면역 반응에 있어 주요 기능을 담당하는 보체계의 강력한 활성인자로 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다.
각 조다당 시료에는 단백질 또는 일반적으로 식물체 추출물 및 발효물에서 발견되는 TBA-positive material(KDO)이 6종의 시료에서 모두 함유되어 있지 않았다(Table 1). 이들의 구성당 조성을 확인하고자 6종의 국내외 발효식초 유래 조다당을 alditol acetate 유도체화법을 통한 GC로 분석한 결과 일반적으로 면역활성에는 기여하지 않으면서 전분의 형태로 존재하는 glucose를 제외했을 때 KAV-0와 UWV-0는 mannose(28.0~35.1%)를 가장 높은 비율로 함유하면서 rhamnose(12.9~13.2%), arabinose(13.2~15.8%)와 galactose(12.5~15.9%)를 비슷한 함량으로 구성하고 있는 것으로 나타났다. 한편 JBV-0는 mannose(28.
하지만 KPV-0의 활성이 각 처리 농도에서 상대적으로 가장 양호한 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터 국내산 전통발효식초에는 타 영양성분 외에 특이 다당류를 함유하고 있으며 이들 발효식초 유래 다당이 인체 건강유지에 필수적인 면역기능을 증진시킬 수 있음을 추정하게 하였다.
이상의 결과로부터 국내산 감식초와 현미식초에는 인체의 생체방어 기능에 유용한 다당이 높은 농도로 함유되어 있으며, 활성 측면에서도 외국산 발효식초보다 상대적으로 우수함을 결론지을 수 있었다. 이들 결과는 기능성 전통발효식초의 산업화와 해외시장 진출에 있어서도 유용한 홍보 수단으로 사용될 수 있으리라 사료된다.
이상의 결과로부터 국내외 전통발효식초 6종을 대상으로 다당류를 분리하여 화학적 특성, 다당 수율 및 면역활성을 검토한 결과, 조다당 수율이 우수하고 대식세포 cytokine의 생산 유도 활성이 모두 양호한 국내 현미식초, 국내산 감식초 및 일본 현미식초의 3종을 최종적으로 선별하여 이후 실험에 사용되었다.
전통발효식초 유래 KBV-0, JBV-0 및 KPV-0 다당 시료들은 mouse 복강으로부터 분리한 macrophage에 농도별로 처리하여 IL-6, IL-12 및 TNF-α의 생산 증진 활성을 측정한 결과(Fig. 5), KBV-0와 JBV-0 두 시료는 농도 의존적으로 생산을 증진시켰으나 KPV-0의 경우에는 1,000 μg/mL의 농도에서 약간의 감소하는 경향이 나타났다.
즉 2×106 cells/mL로 조정된 대식세포에 KBV-0, JBV-0 및 KPV-0를 시료 농도 1.6~1,000 μg/mL까지 5배수의 농도를 가하여 배양한 후 세포의 생존 여부를 확인하였고 그 결과는 Fig. 4에 나타난 바와 같이 모든 시료군에서 뚜렷한 독성은 나타나지 않았으며, 특히 고농도에서도 생육의 유의적 저해는 관찰되지 않아 발효식초 유래 다당은 대식세포의 생육에 별다른 영향을 미치지 않음을 판단할 수 있었다.
반면 KWV-0와 UWV-0는 다른 4종의 시료에 비해 상대적 활성이 매우 낮았으며, 특히 UWV-0는 1,000 μg/mL의 고농도에서도 활성을 거의 나타내지 않는 특성을 보였다. 특히 IL-6의 경우에는 T 세포와 B 세포 분화에 관여하여 항암효과가 있다고 보고(32,33)되고 있기 때문에 이를 통해 KAV-0, KPV-0, KBV-0와 JBV-0는 항암효과에도 효율적으로 작용할 가능성이 있는 것으로 기대되었다. 하지만 KAV-0는 원료인 사과식초로부터의 다당 수율이 매우 낮아 이후의 실험을 진행하기에는 부적절한 것으로 판단되었다.
한편 선별된 발효식초 유래 3종의 다당 획분 KBV-0, KPV-0 및 JBV-0는 비특이적 면역계에 있어 중요 역할을 담당하고 있는 보체계에 대하여 모두 농도 의존적으로 높은 항보체 활성을 보였지만 KBV-0와 KPV-0의 경우 1,000μg/mL 농도에서 각각 ITCH50 62% 및 65%의 활성을 보여 JBV-0에 비해 높은 항보체 활성을 나타냈다. 한편 KBV-0, JBV-0 및 KPV-0는 mouse 복강 macrophage에 대해 특별한 세포독성은 나타내지 않았으며, 대식세포를 자극하여 IL-6, IL-12 및 TNF-α의 생산을 농도 의존적으로 증가시켰다. 하지만 KPV-0의 활성이 각 처리 농도에서 상대적으로 가장 양호한 것으로 나타났다.
한편 선별된 발효식초 유래 3종의 다당 획분 KBV-0, KPV-0 및 JBV-0는 비특이적 면역계에 있어 중요 역할을 담당하고 있는 보체계에 대하여 모두 농도 의존적으로 높은 항보체 활성을 보였지만 KBV-0와 KPV-0의 경우 1,000μg/mL 농도에서 각각 ITCH50 62% 및 65%의 활성을 보여 JBV-0에 비해 높은 항보체 활성을 나타냈다.
후속연구
이상의 결과로부터 국내산 감식초와 현미식초에는 인체의 생체방어 기능에 유용한 다당이 높은 농도로 함유되어 있으며, 활성 측면에서도 외국산 발효식초보다 상대적으로 우수함을 결론지을 수 있었다. 이들 결과는 기능성 전통발효식초의 산업화와 해외시장 진출에 있어서도 유용한 홍보 수단으로 사용될 수 있으리라 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
탄수화물 중에서 다당이 발효 음료 중의 활성 성분으로 주목받지 못한 이유는?
하지만 발효식초에서 보고되고 있는 모든 약리활성이 유기산 또는 polyphenol 등 저분자 물질들만의 기능이라고는 할 수 없으며 생리활성을 갖는 타 화합물, 특히 고분자물질의 존재 가능성이 있을 수 있다. 일반적으로 다당은 고농도의 알코올 용액에서 침전되는 성질 때문에 그동안 발효음료(알코올음료 혹은 알코올발효를 경유한 식초음료) 중의 활성성분으로 주목받지 못하였지만 발효식초에서처럼 비교적 낮은 알코올 농도(5~10%)에서는 선택적으로 용해되어 존재할 가능성이 있다(12). 다당류를 포함하는 탄수화물은 지금까지 식물체의 구조 성분 및 에너지원으로써의 역할만이 강조되어 왔으나 최근 세포 표면의 당단백질이나 당지질에 결합해 있는 당쇄(sugar chain)가 세포 간의 인식과 접착을 통해서 세포의 분화, 정보 전달, 감염 및 암전이 등의 약리적인 효능을 갖는다고 알려져 다당류의 기능성에 대한 관심이 집중되고 있다(13-15).
식초는 어떻게 분류할 수 있는가?
식초는 동서양 모두에서 애용되고 있는 오랜 역사를 지닌 전통발효 식품으로 초산을 포함하여 소량의 휘발성 및 비휘발성 유기산, 당류, ester 등을 함유하고 독특한 방향과 신맛을 갖고 있는 기호식품이다(1). 식초는 크게 곡류, 과실류, 주류 등을 주원료로 발효시켜 제조한 발효식초와 빙초산 또는 초산을 희석하여 만든 합성식초로 분류된다(2). 이 중 발효식초는 합성식초에 비해 산도는 낮으나 풍부한 맛과 영양을 지니고 있으며 우리나라에서는 1990년 감식초를 시작으로 꾸준히 소비자의 선호도가 높아지고 있는 추세이다(1).
식초는 어떤 특징을 갖는 기호식품인가?
식초는 동서양 모두에서 애용되고 있는 오랜 역사를 지닌 전통발효 식품으로 초산을 포함하여 소량의 휘발성 및 비휘발성 유기산, 당류, ester 등을 함유하고 독특한 방향과 신맛을 갖고 있는 기호식품이다(1). 식초는 크게 곡류, 과실류, 주류 등을 주원료로 발효시켜 제조한 발효식초와 빙초산 또는 초산을 희석하여 만든 합성식초로 분류된다(2).
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