[논문]국내 황칠나무 발효 추출물의 항균력 평가

이재열; 박태희; 박세호; 양선아; 지광환

doi:10.5352/jls.2019.29.1.29

국내 황칠나무 발효 추출물의 항균력 평가
The Antimicrobial Activity of Fermented Extracts from Korean Dendropanax morbifera 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.29 no.1 = no.225, 2019년, pp.29 - 36

이재열 (금오공과대학교 응용화학과) , 박태희 (금오공과대학교 응용화학과) , 박세호 (금오공과대학교 응용화학과) , 양선아 (계명대학교 식품가공학과) , 지광환 (금오공과대학교 응용화학과)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 Lactobacillus plantarum (L. plantarum) ilchiwhangchil 1785와 L. plantarum ilchiwhangchil 2020을 이용하여 황칠나무 잎 가지 추출물 및 수액의 발효 조건을 검토하였다. 지수성장기의 L. plantarum ilchiwhangchil 1785와 L. plantarum ilchiwhangchil 2020 균주를 발효에 사용하였다. 발효 중에 발효액의 pH 변화와 생균수의 변화를 분석하였다. 그 결과, 적당한 발효 조건은 잎 가지 추출물 20 wt% 및 수액 1 wt%를 함유하고, $37^{\circ}C$에서 2일간 발효시키는 것이었다. 잎 가지, 수액 발효 추출물의 항균력은 최소저해농도법(MIC)과 disk diffusion 방법을 이용하여 대장균(Escherichia coli, E. coli), 포도상구균(Staphylococcus aureus, S. aureus), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa, P. aeruginosa)을 대상으로 비교하였다. 비발효 추출물을 함유한 배지에서 배양한 것보다 황칠나무 잎 가지 추출물 및 수액의 발효액을 함유한 배지에서 배양한 세 가지 균주 모두에서 항균활성이 증가하였다. 또한, 황칠나무 발효 추출물의 함량에 비례하여 항균 활성이 증가하였다. 연구 결과는 황칠나무 잎 가지 추출물 및 수액의 발효물의 천연보존제, 화장품소재 및 천연물 포장소재 등 천연 생기능성 물질로의 응용가능성을 시사한다.

Abstract ▼ AI-Helper

We investigated the fermentation conditions for extracts of leave/branches and sap from Korean Dendropanax morbifera (D. morbifera) using Lactobacillus plantarum (L. plantarum) ilchiwhangchil 1785 and L. plantarum ilchiwhangchil 2020. Log growth phase cultured L. plantarum ilchiwhangchil 1785 and L. plantarum ilchiwhangchil 2020 were used for fermentation. The pH and growth of the microorganisms in broth were monitored during the fermentation period. The results revealed that the optimum fermentation conditions for 20 wt% of leave/branches extracts and 1 wt% of sap extract was 2 days incubation at $37^{\circ}C$. The minimum inhibitory concentration (MIC) method and a disk diffusion assay were used to evaluate the antimicrobial activity of the fermented extracts of the leave/branches and sap against Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and Pseudomonas aeruginosa. The antimicrobial activity increased in all three strains grown on the medium containing fermented extracts of the leave/branches and sap as compared with that of the strains grown on medium containing non fermented extracts. Furthermore, the antimicrobial activity increased in proportion to the contents of the fermented extracts. Our data suggest that fermented extracts of leave/branches and sap of D. morbifera have applications as natural bio functional materials, such as preservatives, cosmetic materials, and natural packaging materials.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Fermentation process of Dendropanax morbifera (A) leave/branches extracts, (B) sap.
그림 Fig. 2. Growth curves of Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 1785 and Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 2020.
그림 Fig. 3. The changes of pH and the viable cells during of fermentation process. (A) pH changes during fermentation of Dendropanax morbifera leave/branches extracts with Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 1785, and (B) Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 2020, (C) the number of viable cells changes during fermentation of Dendropanax morbifera leave/branches extracts with Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 1785, and (D) Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 2020, (E) the number of viable cells changes during fermentation of Dendropanax morbifera sap with Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 1785, and (F) Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 2020.
그림 Fig. 4. Antimicrobial activities of fermented Dendropanax morbifera leave/branches extracts, using (A) Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 1785 (1785) against Escherichia coli, (B) Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 1785 (1785) against Pseudomonas aeruginosa, and (C) Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 2020 (2020) against Staphylococcus aureus. (1) control (distilled water), (2) 1 mg, (3) 2 mg, (4) 3 mg of Dendropanax morbifera extracts, respectively, (5) chloramphenicol (10 μg).
표 Table 1. Inhibition zones of fermented Dendropanax morbifera leave/branches extracts, and sap using Lactobacillus plantarum ilchi-whangchil 1785 (1785) and Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 2020 (2020) against Escherichia coli
표 Table 2. Inhibition zones of fermented Dendropanax morbifera leave/branches extracts, and sap using Lactobacillus plantarum ilchi-whangchil 1785 (1785) and Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 2020 (2020) against Staphylococcus aureus
표 Table 3. Inhibition zones of fermented Dendropanax morbifera leave/branches extracts, and sap using Lactobacillus plantarum ilchi-whangchil 1785 (1785) and Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 2020 (2020) against Pseudomonas aeruginosa
표 Table 4. Minimum inhibitory concentration of fermented Dendropanax morbifera leave/branches extracts, and sap using Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 1785 (1785) and Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 2020 (2020)

AI 본문요약
AI-Helper

제안 방법

MRS 배지를 shaking flask에 넣고 고압 멸균기(Autoclave, AC-02, JEIOTECH, Korea)를 사용하여 멸균하였다. MRS 배지에 황칠나무 잎 추출물 함량을 0, 10, 20, 30, 40 wt% 비율로 제조하고 L. plantarum ilchiwhangchil 1785와 L. plantarum ilchiwhangchil 2020의 균수는 7×10⁸ CFU/ml 로 동일하게 접종하여 발효시켰다. 황칠나무 수액시료는 59% prethanol 1 ml에 수액 0.
따라서 본 연구에서는 황칠나무 잎·가지 추출물 및 수액의 유산균 발효 조건을 검토하고, 추출물의 발효물이 식중독에 관련된 E. coli, S. aureus, P. aeruginosa 균들에 대한 항균활성을 조사하였다.
0 g을 40℃에 5분간 vortexing하여 녹인 후 사용하였다. 용해된 황칠나무 수액을 MRS 배지에 100배 희석하여, 최종 함량이 0, 0.5, 1.0, 2.0 wt%가 되도록 사용하였다. L.

대상 데이터

E. coli (KCTC 1039)와 S. aureus (KCTC 3881)는 미생물자원 센터(KCTC)에서, P. aeruginosa (KCCM 11266)는 한국미생물 보존센터(Korean Culture Center of Microorganisms, KCCM, Seoul, Korea)에서 분양 받아 사용하였으며, 황칠나무 잎·가지 추출물 및 수액의 발효물에 대한 항균활성은 disc diffusion method를 이용하여 생육저지환(inhibition zone)의 크기를 측정하였다. NB agar 배지에 각 균을 도말(1×10⁵ CFU/ml) 한후, 멸균된 paper disc (6 mm, GM Healthcare, UK)를 배지 위에 위치시키고 각 시료를 10 μl (무게비 1, 2, 3 mg)를 paper disc에 흡수시켰다.
본 연구에 사용한 미생물은 Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 1785 (L. plantarum ilchiwhangchil 1785, KACC 92131P)와 Lactobacillus plantarum ilchiwhangchil 2020 (L. plantarum ilchiwhangchil 2020, KACC 92132P)이며, 국립농업 과학원(Korean Agricultural Culture Collection, KACC, Wanju, Korea)에서 기탁 받아 사용하였다. L.
황칠나무(Dendropanax morbifera, D. morbifera) 잎·가지 및 수액은 ㈜HSP라이프(Seoul, Korea)에서 제공받았다. 자연 건조된 황칠나무 잎·가지를 세절하여 1 kg을 칭량하고 멸균된 증류수 1 l를 혼합하여 80℃에서 6시간 동안 추출하였으며, 부직포로 여과한 후 고속 추출 농축기를 이용하여 농축시킨 뒤 동결건조기로 건조하여 분말 형태로 회수하였다.

데이터처리

본 실험에서 얻어진 결과에 모든 값은 3회 이상의 반복실험의 측정값의 평균±표준오차로 나타내었으며, 실험 결과 값에 대한 통계적 분석은 Student’s t-test를 이용하여 분석하였으 며, p값이 0.05 이하이면 유의성이 있다고 판단하였다.

이론/모형

E. coli, S. aureus, P. aeruginosa 균주에 대한 황칠나무 잎·가지 추출물의 발효물 및 수액 발효물의 항균 활성은 disk diffusion method를 수행하여 발효 전후 생육저지환의 크기를 비교, 분석하였다. 시료는 발효 전의 황칠나무 잎·가지 추출물, 발효 후의 황칠나무 잎·가지 추출물, 발효 후의 수액을 사용하였다.

성능/효과

항균실험결과를 종합하면, 황칠나무의 잎·가지 추출물을 L. plantarum ilchiwhangchil 1785, L. plantarum ilchiwhangchil 2020을 이용하여 발효시킴으로써 E. coli, S. aureus, P. aeruginosa 균주들에 대하여 항균 활성이 증진되었다. 특히 L.
plantarum ilchiwhangchil 1785의 L-rhamnose분해에 의해 cyanidine glycoside가 생성되어 항균 활성이 증대되었음을 유추할 수 있다[7, 14]. 황칠나무 수액 발효물의 경우, 황칠나무 잎·가지 추출물의 발효물보다 상대적으로 약한 항균력을 보였다. 본 연구 결과로 황칠나무 잎·가지 및 수액 추출 발효물의 천연보존제로의 활용이 가능 할 것으로 기대한다.

후속연구

황칠나무 수액 발효물의 경우, 황칠나무 잎·가지 추출물의 발효물보다 상대적으로 약한 항균력을 보였다. 본 연구 결과로 황칠나무 잎·가지 및 수액 추출 발효물의 천연보존제로의 활용이 가능 할 것으로 기대한다.

참고문헌 (25)

Bernart, M. W., Cardellina, J. H., Balaschak, M. S., Alexander, M. R., Shoemaker, R. H. and Boyd, M. R. 1996. Cytotoxic falcarinol oxylipins from Dendropanax arboreus. J. Nat. Prod. 59, 748-753.

상세보기
Chung, I. M., Seo, S. H., Kang, E. Y., Park, S. D., Park, W. H. and Moon, H. I. 2009. Chemical composition and larvicidal effects of essential oil of Dendropanax morbifera against Aedes aegypti L. Biochem. Syst. Ecol. 37, 470-473.

상세보기
Cross, M. L., Stevenson, L. M. and Gill, H. S. 2001. Anti-allergy properties of fermented foods: an important immunoregularoty mechanism of lactic acid bacteria? Int. Immunopharmacol. 1, 891-901.

상세보기
Fu, W. and Mathews, A. P. 1999. Lactic acid production from lactose by Lactobacillus plantarum: kinetic model and effects of pH, substrate, and oxygen. Biochem. Eng. J. 3, 163-170.

상세보기
Hong, W. S. and Yoon, S. 1989. The effects of low temperature heating and mustard oil on the Kimchi fermentation. Kor. J. Food Sci. Technol. 21, 331-337.
Huhtanen, C. N. 1980. Inhibition of Clostridium botulinum by spice extracts and aliphatic alcohols. J. Food Sci. 43, 195-196.
Hyun, T. K., Kim, M. O., Lee, H., Kim, Y., Kim, E. and Kim, J. S. 2013. Evaluation of anti-oxidant and anti-cancer properties of Dendropanax morbifera Leveille. Food Chem. 141, 1947-1955.

상세보기
Im, K. J., Jang, S. B. and Yoo, D. Y. 2015. Anti-cancer effects of Dendropanax morbifera extract in MCF-7 and MDA-MB-231 cells. J. Kor. Obstet. Gynecol. 28, 26-39.

원문보기 상세보기
Jeong, B. S., Jo, J. S., Pyo, B. S. and Hwang, B. 1995. Studies on the distribution of Dendropanax morbifera and component analysis of the golden lacquer. Kor. J. Biotechnol. Bioeng. 10, 393-400.
Jung, H. J., Park, S. H., Seo, H. A., Kim, Y. J., Cho, J. I., Park, S. S., Song, D. S. and Kim, K. S. 2005. Differentiation of four major gram-negative foodborne pathogenic bacterial genera by using ERIC-PCR genomic fingerprinting. Kor. J. Food Sci. Technol. 37, 1005-1011.
Kang, D. H. and Kim, H. S. 2011. Functionality analysis of Korean medicine fermented by Lactobacillus strains. Kor. J. Microbiol. Biotechnol. 39, 259-265.
Karovicova, J. and Kohajdova, Z. 2003. Lactic acid fermented vegetable juices. Hortic. Sci. 30, 152-158.
Koho, K. H. 1996. Antimicrobial effects of short-chain fatty acids against Saccaromyces cerevisiae. Foods Biotechnol. 5, 42-47.
Kolodziejczyk, K., Sojka, M., Abadias, M., Vinas, I., Guyot, S. and Baron, A. 2013. Polyphenol composition, antioxidant capacity, and antimicrobial activity of the extracts obtained from industrial sour cherry pomace. Ind. Crop. Prod. 51, 279-288.

상세보기
Lee, B. W. and Shin, D. H. 1991. Screening of natural antimicrobial plant extract on food spoilage microorganisms. Kor. J. Food Sci. Technol. 23, 200-204.
Lee, S. H., Lee, H. S., Park, Y. S., Hwang, B., Kim, J. H. and Lee, H. Y. 2002. Screening of immune activation activities in the leaves of Dendropanax morbifera Lev. Kor. J. Med. Crop Sci. 10, 109-115.
Li, X. Z., Livermore, D. M. and Nikaido, H. 1994. Role of efflux pump(s) in intrinsic resistance of Pseudomonas aeruginosa: resistance to tetracycline, chloramphenicol, and norfloxacin. Antimicrob. Agents Chemother. 38, 1732-1741.

상세보기
Mo, J. H. and Oh, S. J. 2013. Tyrosinase inhibitory activity and melanin production inhibitory activity of the methanol extract and fractions from Dendropanax morbifera Lev. Kor. J. Aesthet. Cosmetol. 11, 275-280.
Olsen, A., Halm, M. and Jakobsen, M. 1995. The antimicrobial activity of lactic acid bacteria from fermented maize (kenkey) and their interactions during fermentation. J. Appl. Bacteriol. 79, 506-512.

상세보기
Perdigon, G., Fuller, R. and Raya, R. 2001. Lactic acid bacteria and their effect on the immune system. Curr. Issues Intest. Microbiol. 2, 27-42.

상세보기
Poole, K. 2001. Multidrug efflux pumps and antimicrobial resistance in Pseudomonas aeruginosa and related organisms, J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 3, 255-264.

상세보기
Rafter, J. 2002. Lactic acid bacteria and cancer: mechanistic perspective. Brit. J. Nutr. 88, S89-S94.

상세보기
Rozes, N. and Peres, C. 1998. Effects of phenolic compounds on the growth and the fatty acid composition of Lactobacillus plantarum. Appl. Microbiol. Biotechnol. 49, 108-111.

상세보기
Shin, D. C., Kim, G. C., Song, S. Y., Kim, H. J., Yang, J. C. and Kim, B. A. 2013. Antioxidant and antiaging activities of complex supercritical fluid extracts from Dendropanax morbifera, Corni fructus and Lycii fructus. Kor. J. Herbol. 28, 95-100.
Song, J. H., Kang, H. B., Kim, J. H., Kwak, S. M., Sung, G. J., Park, S. H., Jeong, J. H., Kim, H. H., Lee, J. M., Jun, W. J., Kim, Y. J. and Choi, K. C. 2018. Antiobesity and cholesterol-lowering effects of Dendropanax morbifera water extracts in mouse 3T3-L1 cells. J. Med. Food 21, 793-800.

상세보기

저자의 다른 논문 :

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

연합인증