[논문]전통장류 유래 GB-07균주에 의해 생산된 Compound K 함유 발효인삼의 항산화 및 항염증 활성 연구

신동규; 서정훈; 조상민; 최학주

doi:10.5762/kais.2017.18.9.127

[국내논문] 전통장류 유래 GB-07균주에 의해 생산된 Compound K 함유 발효인삼의 항산화 및 항염증 활성 연구
Study on antioxidant and anti-inflammatory activity of compound K extract produced by Saccharomyces servazzii(GB-07) strain derived from traditional soy 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.18 no.9, 2017년, pp.127 - 135

신동규 (제너럴바이오(주)) , 서정훈 (제너럴바이오(주)) , 조상민 (제너럴바이오(주)) , 최학주 (대전대학교 난치성면역질환의동서생명의학연구센터)

초록
AI-Helper

인삼은 약용으로 수 천년 동안 소중하게 사용되어 왔으며 근대에 들어와 단일 성분의 분리와 각 성분에 대한 효능의 과학적인 연구가 활발히 이어져 오고 있다. 최근에는 인삼 성분 중에 Rg3, compound K 등이 주목 받고 있으며 기능성을 갖는 다양한 소재들이 연구 개발되어 제품화 되고 있다. 본 연구에서는 전통 장류에서 유래한 효모균 (Saccharomyces servazzii, GB-07)을 이용하여 인삼 추출물을 발효하여 compound K를 생산하고 기능성을 확인하여 상업적 이용 가능성을 확인하였다. Compound K 함유 ($20{\mu}g/g$ 함유) 인삼 발효 추출물을 이용하여 항산화 및 항염증 활성을 측정하였다. 발효 인삼추출물은 자유 라디칼 DPPH (di(phenyl) -(2,4,6-trinitrophenyl)를 농도 의존적으로 소거하였으며. macrophage(RAW 264.7 cell)에서 ROS의 생성을 농도 의존적으로 억제하였다. 또한 LPS에 의해 유도된 염증 사이토카인 $IL-1{\beta}$와 IL-6 그리고 $TNF-{\alpha}$의 생성을 억제하는 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 향후 공정개발과 다양한 효능 시험을 통해 compound K를 함유한 제품의 개발을 통한 산업화의 가능성 시사하고 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Ginseng, whichhas long been used for its medicinal properties, has recently been investigated by scientific research to identify its components and evaluate its efficacy. Recently, two components of ginseng, Rg3 and compound K, have been attracting attention and various functional materials containing these materials have been developed and investigated. In this study, compound K wasproduced using yeast (Saccharomyces servazzii, GB-07) and To be used for industrialization. The antioxidant and anti-inflammatory activity of compound K (containing 20 g/g) ginseng fermented extract was investigated. In the fermented ginseng extract, the free radical DPPH was scavenged in a concentration-dependent manner and the production of ROS was inhibited in macrophages(RAW 264.7 cell). Moreover, the LPS-induced inflammatory cytokines $IL-1{\beta}$, IL-6 and $TNF-{\alpha}$ were suppressed. These results suggest the possibility of industrialization viathe development of products containing compound K through future process development and various efficacy tests.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 최근 다양한 제품 응용으로 주목받고 있는 compound K를 상업적으로 이용하고자 전통장류 유래의 효모 균주 GB-07을 이용하여 생산한 compound K 함유 발효인삼의 항산화 및 항염증 활성을 실험하였다.
본 연구는 compound k 생산능을 갖는 효모균주인 GB-07의 분리와 이를 이용하여 24시간 배양하여 20 ㎍ /g의 Compound K가 생성되었고 이에 대한 항산화 및항염증 활성을 확인하고자 다양한 연구를 진행한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.

제안 방법

1차적으로 무작위 선발법을 이용하여 미생물을 분리한 후에, 내생포자를 형성하는 미생물을 최종적으로 선발하였다. 분리한 균주를 동정하기 위하여 16S rRNA 유전자서열과 형태학적, 생화학적 특성 등을 확인하고 분리한 균주의 형태학적인 특징은 그람염색을 하여 현미경으로 관찰하며, 생화학적 특성은 API50CHL kit을 사용하여 조사하였다. Genomic DNA extraction kit을 이용하여 분리한 균주의 genomic DNA를 추출한 후 16S rDNA 증폭을 위한 universal primer (27F/1492R)를 사용하여 PCR을 수행하였다.
Compound K 함유 발효인삼을 분석하기 위해 식약처의 인삼 사포닌 분석 방법을 이용하여 Table 1과 같은 조건으로 HPLC 분석을 진행하였다. 분석은 발효 후 1회 측정하여 분석하였다.

대상 데이터

본 연구에서 사용된 인삼은 금산인삼시장의 S사에서 4-5년근 수삼을 구매하여 세절한 후 60℃에서 72시간 건조한 후 분쇄기를 이용하여 분말화하여 사용하였다.

데이터처리

)로 표시하였다. 각 처리군의 비교는 student’s t-test 를 사용하여 통계적 유의성을 검증하였다 (p<0.001, p<0.01, p<0.05).

성능/효과

전통 장류에서 분리한 균주는 Saccharomyces servazzii로 동정되었으며, GB-07로 명명하고, 국립미생물유전자은행에 특허미생물로 등록하였다.
Compound K 함유 발효인삼의 독성의 유무를 확인하 고자 RAW 264.7 세포에서 생존율을 확인한 결과, 대조 군에 비해 25, 50, 100 ㎍/㎖ 농도는 각각 103.2±0.4, 102.7±1.3, 97.8±1.2%로 모든 농도에서 95% 이상의 생존율이 나타나 안전한 것으로 확인되었다(Fig. 2).
-OH를 많이 포함하고 있는 phenolic compound와 같이 수소나 전자를 제공해주는 전자 공여체와 반응하면 전자나 수소기와 같은 hydrogen radical을 받아 phenoxy radical을 생성하게 되어 안정한 분자로 전환하며, 환원이 많이 될수록 보라색의 DPPH 용액이 노란색으로 변하는 흡수 파장의 차이를 흡광도로 측정하는 DPPH radical 소거 측정법은 식물 추출물 또는 식품의 항산화 능력을 측정하는 대표적인 방법이다[10,11]. 본 연구에서 compound K 함유 발효인삼의 DPPH radical 소거능을 측정한 결과, 25, 50, 100 ㎍/㎖ 농도는 21.8±2.5, 42.9±2.3, 53.9±0.1%로 나타나 농도 의존적으로 radical 소거능이 확인되었다. 또한, 양성대조군인 ascorbic acid 와 radical 소거능을 비교하였을 때, 1∼4 ㎍/㎖ 농도보다는 우수하며, 5 ㎍/㎖ 농도와는 비슷하거나 낮은 활성을 보였다(Fig.
또한, TNF-α, IL-1, IL-6 등의 염증성 사이토카인을 유도하여 만성 염증 질환의 중요한 매개체로 알려져 있어[17], 효과적인 활성산소의 제어는 위와 같은 질환 예방에 필수적이라 할 수 있다. 본 연구에서 compound K 함유 발효 인삼의 활성산소 생성량을 측정한 결과, 25, 50, 100 ㎍/ ㎖ 농도는 대조군에 비해 각각 21.3, 37.6, 70.5%의 유의적인 (** : p<0.01, *** : p<0.001) 억제 효과가 확인되었다(Fig. 4).
이와 같은 결과는 활성산소가 염증성 사이토카인 생성에 연관되어 있다는 연구결과에 부합되는 결과로써 활성산소의 억제가 TNF-α의 생성을 억제시키고 이를 통해 염증을 악화시키는 IL-1β, IL-6 생성량 역시 감소된 것으로 풀이된다. 이를 통해 compound K 함유 발효인삼은 활성산소뿐만 아니라 염증성 질환에 활용될 수 있는 소재임을 보여주고 있다.
1) Compound K 함유 발효인삼은 RAW 264.7 세포의 25, 50, 100 ㎍/㎖ 농도에서 95% 이상의 생존 율이 나타나 안전한 것으로 확인되었다.
2) DPPH radical 소거 활성을 측정한 결과, 농도 의존적으로 radical 소거 활성이 나타났으며, 이는 양성 대조군인 ascorbic acid 5 ㎍/㎖ 정도의 효능이 나타났다.
3) 활성산소 생성억제 효과를 측정한 결과, compound K의 모든 농도는 대조군에 비해 유의적인 억제 효능이 나타났다.
4) 항염증 활성 확인을 위해 IL-1β, IL-6, TNF-α 생성을 확인한 결과, IL-1β는 50, 100 ㎍/㎖, IL-6는 모든 농도에서, TNF-α는 100 ㎍/㎖ 농도에서 대조군에 비해 유의적인 억제 효능이 나타났다.

후속연구

이와 같은 결과는 기존 연구 결과를 통해 항염증, 항당뇨, 항알러지, 항종양 등에 효과가 있다고 알려진 compound K의 기능뿐만 아니라[12.13], ascorbic acid를 사용하는 괴혈병, 암 예방, 심혈관 질환, 감기 등에도 본 연구결과인 compound K 함유 발효인삼이 활용될 수있으며, 이에 대한 기초적 자료를 마련하였다.
이와 같은 결과는 compound K 함유 발효인삼이 효과적인 항산화제로써 활용될 수 있는 가능성을 시사하고 있다.
이와 같은 결과는 compound K의 기존 연구 결과와본 연구 결과인 compound K 함유 발효인삼 모두 항염증 효능이 확인되었으며, 이는 추후 연구를 통해 compound K 자체 효능과의 비교 검증이 진행되어야 할것으로 보이나 IL-1β의 유의적인 억제는 급성, 만성 염증기에 모두 활용될 수 있음을 나타내고 있다.
이와 같은 결과는 compound K 함유 발효인삼이 임상에서 다양한 질환의 원인으로 알려진 IL-6 생성량을 억제시킴에 따라 치료용 소재로 활용될 가능성을 나타내고 있다.
이와 같은 결과는 활성산소가 염증성 사이토카인 생성에 연관되어 있다는 연구결과에 부합되는 결과로써 활성산소의 억제가 TNF-α의 생성을 억제시키고 이를 통해 염증을 악화시키는 IL-1β, IL-6 생성량 역시 감소된 것으로 풀이된다. 이를 통해 compound K 함유 발효인삼은 활성산소뿐만 아니라 염증성 질환에 활용될 수 있는 소재임을 보여주고 있다.
위와 같은 결론을 바탕으로 compound K 함유 발효인삼은 항산화 및 항염증 활성에 있어 우수한 효능이 검증되었으며, 이를 바탕으로 다양한 분야에 대한 기능성 소재로써 활용될 수 있다고 판단된다. 향후 compound K의 함유량을 높이는 지속적인 공정개발과 효능검증을 통한 사업화의 단초가 될 것으로 사료된다.
위와 같은 결론을 바탕으로 compound K 함유 발효인삼은 항산화 및 항염증 활성에 있어 우수한 효능이 검증되었으며, 이를 바탕으로 다양한 분야에 대한 기능성 소재로써 활용될 수 있다고 판단된다. 향후 compound K의 함유량을 높이는 지속적인 공정개발과 효능검증을 통한 사업화의 단초가 될 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	인삼의 주요 약리 성분은 무엇인가?	인삼의 대표적인 약효성분 중에 가장 주목받고 있는 것은 의약 및 약학적으로 활발하게 연구되어 온 사포닌 배당체의 일종인 진세노사이드 이다. 인삼의 주요 약리 성분인 진세노사이드는 크게 중추신경 진정효과, 진정작용, 항염 및 진통의 효과가 있는 protopanaxadiol(PPD)계 진세노사이드(Rb 1 , Rb 2 , Rc, Rd)와 피로회복, 운동 근력 증진 및 콜레스테롤 효과를 가진 protopanaxatriol(PPT)계 진세노사이드(Re, Rf, Rg1)로 나눌 수 있다[2,3].
	상품의 인삼은 신농본초경에 어떤 효능을 가진다고 되어있나?	인삼은 뿌리를 약용으로 사용하여 고대로부터 불로장생의 명약으로 매우 소중 하게 여겨져 왔다. 뿌리가 사람의 모습을 닮았다고 하여 인삼(人蔘) 이라고 이름이 붙여졌으며 중국고대 의서인 「신농본초경」에 상품은 오장을 튼튼하게 하고, 마음과 정신을 안정시키며, 눈을 밝게 해주고, 장기복용하면 장수한다고 기록하고 있다.
	인삼의 효능은 무엇이 있는가?	인삼의 많은 효능은 수천 년에 걸쳐 많은 의서 등에 수록되어 왔으며, 근래에 들어와서 과학적인 연구가 활발하게 이어져 오고 있다. 주요 효능으로는 말초혈관확장, 항당뇨, 항혈전, 항고지혈 효과 등 순환기계와 신경계, 항암 등의 많은 효과들이 밝혀지고 있다. 인삼은 약재뿐만아니라 식품, 기능성식품, 기능성화장품 등 다양한 소재로 연구 개발되고 있다[4-6].

참고문헌 (28)

K. Murata, Y. Tsukioka, K. Nakao, K. Moriyama, K. Samukawa, K, Namba, H. Matsuda, "Improving effects of Red Ginseng and its saponin constituents on blood fluidity", Journal of Traditional Medicines, vol. 29, no. 4, pp. 169-178, 2012. DOI: http://doi.org/10.11339/jtm.29.169

상세보기
Y. Han, B. Sun, X. Hu, H. Zhang, B. Jiang, M. I. Spranger, Y. Zhao, "Transformation of bioactive compounds by Fusarium sacchari fungus isolated from the soil-cultivated ginseng", Journal of agricultural and food chemistry, vol. 55, no. 23, pp. 9373-9379, 2007. DOI: http://doi.org/10.1021/jf070354a

상세보기
S. S. Hur, "Ginsenoside Composition and Change of Taste Quality in Red Ginseng Extract by Acid treatment and Complexation with Cyclodextrin", J. of Korean Oil Chemists Soc., Vol.33, No.4, pp. 751-761, 2016 DOI: http://dx.doi.org/10.12925/jkocs.2016.33.4.751

원문보기 상세보기
H. U. Lee, E. A. Bae, M. J. Han, N. J. Kim, D. H. Kim, "Hepatoprotective effect of ginsenoside Rb1 and compound K on tert-butyl hydroperoxide-induced liver injury", Liver International, vol. 25, no. 5, pp. 1069-1073, 2005. DOI: http://doi.org/10.1111/j.1478-3231.2005.01068.x

상세보기
H. Matsuda, M. Yamazaki, Y. Asanuma, M. Kubo, "Promotion of hair growth by Ginseng Radix on cultured mouse vibrissal hair follicles", Phytotherapy Research, vol. 17, no. 7, pp. 797-800, 2003. DOI: http://doi.org/10.1002/ptr.1241

상세보기
H. Matsuda, N. Hirata, S. Naruto, S. NISHIDA, K. IRIMAJIRI, K. Samukawa, K. Michinori, "Anti-proliferative effect of Ginseng Radix on human premyelocytic leukemia cells (HL-60)", Journal of Traditional Medicines, vol. 22, no. 1, pp. 4-8. 2005. DOI: http://doi.org/10.11339/jtm.22.4

상세보기
A. Teruaki, K. Matao, K. Kobashi. "Appearance of compound K, a major metabolite of ginsenoside Rb1 by intestinal bacteria, in rat plasma after oral administration: measurement of compound K by enzyme immunoassay", Biological and pharmaceutical bulletin, vol. 21, no. 3, pp. 245-249, 1998. DOI: http://doi.org/10.1248/bpb.21.245

상세보기
Y. Li, T. Zhou, C. Ma, W. Song, J. Zhang, Z. Yu, "Ginsenoside metabolite compound K enhances the efficacy of cisplatin in lung cancer cells", Journal of thoracic disease, vol. 7, no. 3, p. 400, 2015. DOI: http://doi.org/10.3978/j.issn.2072-1439.2015.01.03

상세보기
A. Kawase, F. Takeshita, A. Yamada, K. Murata, H. Matsuda, K. Samukawa, M. Iwaki, "Ginseng extracts facilitate cytochrome P450 xenobiotic metabolism in primary cultures of rat hepatocytes", Journal of Health Science, vol. 55, no. 5, pp. 809-813. 2009. DOI: http://doi.org/10.1248/jhs.55.809

상세보기
W. Brand-Williams, M. E. Cuvelier, C. Berset, "Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity", LWT-Food Science and Technology, vol. 28, no. 1, pp. 25-30, 1994. DOI: https://doi.org/10.1016/S0023-6438(95)80008-5
S. Y. Lee, J. C. Yang, B. A. Kim, "A Study on the Antioxidative Effects of Zostera marina and its Application in Cosmatics", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, vol. 18, no. 3, pp. 534-544, 2017. DOI: https://doi.org/10.5762/KAIS.2017.18.3.534
E. K. Park, Y. W. Shin, H. U. Lee, S. S. Kim, Y. C. Lee, B. Y. Lee, D. H. Kim, "Inhibitory effect of ginsenoside Rb1 and compound K on NO and prostaglandin E2 biosyntheses of RAW264.7 cells induced by lipopolysaccharide", Biological and Pharmaceutical Bulletin, vol. 28, no. 4, pp. 652-656. 2005. DOI: http://doi.org/10.1248/bpb.28.652

상세보기
S. Jiang, D. Ren, J. Li, G. Yuan, H. Li, G. Xu, X. Han, P. Du, L. An, "Effects of compound K on hyperglycemia and insulin resistance in rats with type 2 diabetes mellitus", Fitoterapia, vol. 95, pp. 58-64. 2014. DOI: http://doi.org/10.1016/j.fitote.2014.02.017

상세보기
Muller F, "The nature and mechanism of superoxide production by the electron transport chain: Its relevance to aging", Journal of the American Aging Association. vol. 23, no. 4, pp. 227-53, Oct. 2000. DOI:https://doi.org/10.1007/s11357-000-0022-9

상세보기
D. Han, E. Williams, E. Cadenas, "Mitochondrial respiratory chain-dependent generation of superoxide anion and its release into the intermembrane space", The Biochemical Journal, vol. 353, no. 2, pp. 411-416. 2001. DOI: https://doi.org/10.1042/0264-6021:3530411

상세보기
H. S. Jung, K. H. Noh, H. Y. Cho, J. Y. Park, C. Y. Choi, T. W. Kwon, Y. S. Song, "Effect of buchu (Allium tuberosum) on lipid peroxidation and antioxidative defense system in streptozotocin-induced diabetic rats", Korean J Life Sci, vol. 13, no. 3, pp. 333-342. 2003.

원문보기 상세보기
H. G. Park, M. R. Cha, J. H. Hwang, J. Y. Kim, M. S. Park, S. U. Choi, H. R. Park, Y. I. Hwang, "Antimicrobial activity of the extract from Pyrola japonica against Bacillus subtilis", Journal of Life Science, vol. 16, no. 6, pp. 989-993. 2006. DOI: https://doi.org/10.5352/JLS.2006.16.6.989

원문보기 상세보기
I. H. Ryu, H. B. Cho, S. B. Kim, Y. J. Seo, C. M. Choi, "The inhibitory effect of Picrasmae lignum on inflammatory responses", The Journal of Oriental Obstetrics and Gynecology, vol. 24, no. 1, pp. 1-14. 2011.
C. Gabay, "Interleukin-6 and chronic inflammation", Arthritis research & therapy, vol. 8, no. 2, S3, 2006. DOI: https://doi.org/10.1186/ar1917
W. Xin, L. Wen-bo, L. Yan, Z. Jian, C. Ting-mei, "Effect of osteoprotegerin in combination with interleukin-6 on inhibition of osteoclast differentiation", Chinese Journal of Traumatology, vol. 16, no. 5, pp. 277-280. 2013. DOI: https://doi.org/10.3760/cma.j.issn.1008-1275.2013.05.004

상세보기
R. Medzhitov, "Origin and physiological roles of inflammation." Nature, vol. 454, no. 7203, pp. 428-435, 2008. DOI: https://doi.org/10.1038/nature07201

상세보기
B. E. Barton, "Interleukin-6 and new strategies for the treatment of cancer, hyperproliferative diseases and paraneoplastic syndromes", Expert Opinion on Therapeutic Targets, vol. 9, no. 4, pp. 737-752, 2005. DOI: https://doi.org/10.1517/14728222.9.4.737

상세보기
J. S. Smolen, R. N. Maini, "Interleukin-6: a new therapeutic target", Arthritis Research & Therapy, vol. 8, no. 2, S5, 2006. DOI:https://doi.org/10.1186/ar1969

상세보기
D. H. Kim, E. Y. Hwang, J. H. Son, "Anti-inflammatory activity of Carthamus tinctorious seed extracts in Raw 264.7 cells", Journal of Life Science, vol. 23, no. 1, pp. 55-62. 2013. DOI: https://doi.org/10.5352/JLS.2013.23.1.55

원문보기 상세보기
R. M. Locksley, N. Killeen, M. J. Lenardo, "The TNF and TNF receptor superfamilies: integrating mammalian biology", Cell, vol. 104, no. 4, pp. 487-501. 2001. DOI: https://doi.org/10.1016/S0092-8674(01)00237-9

상세보기
Y. Dowlati, N. Herrmann, W. Swardfager, H. Liu, L. Sham, E. K. Reim, K. L. Lanctot, "A meta-analysis of cytokines in major depression", Biol Psychiatry, vol. 67, no. 5, pp. 446-457, 2010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2009.09.033

상세보기
F. C. Victor, A. B. Gottlieb, "TNF-alpha and apoptosis: implications for the pathogenesis and treatment of psoriasis", J Drugs Dermatol, vol. 1, no. 3, pp. 264-275, 2002.
J. Brynskov, P. Foegh, G. Pedersen, C. Ellervik, T. Kirkegaard, A. Bingham, T. Saermark, "Tumour necrosis factor alpha converting enzyme (TACE) activity in the colonic mucosa of patients with inflammatory bowel disease", Gut, vol. 51, no. 1, pp. 37-43, 2002. DOI: https://doi.org/10.1136/gut.51.1.37.

상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format