초록 ▼

연구의 목적 및 내용
1) 발효식품(김치)유래 기능성 물질 고생산 균주 배양 및 최적화, 세포내 특성 및 mechanism 연구 2) 세포 및 동물실험을 통한 선별된 발효균주(ornithine, GABA 고함유)의 항비만/당뇨 및 염증조절반응을 효능평가 3) 비만/당뇨 유발 실험동물을 이용하여 선별된 발효균주의 지질대사 및 염증조절능 관련 기전규명
=> 기능성 식품개발을 위한 과학적 기초자료를 제공하고자 함
연구결과
① Lactobacillus sakei OPK2-59(KFCC 11392)와 Lactobacil

연구의 목적 및 내용
1) 발효식품(김치)유래 기능성 물질 고생산 균주 배양 및 최적화, 세포내 특성 및 mechanism 연구 2) 세포 및 동물실험을 통한 선별된 발효균주(ornithine, GABA 고함유)의 항비만/당뇨 및 염증조절반응을 효능평가 3) 비만/당뇨 유발 실험동물을 이용하여 선별된 발효균주의 지질대사 및 염증조절능 관련 기전규명
=> 기능성 식품개발을 위한 과학적 기초자료를 제공하고자 함
연구결과
① Lactobacillus sakei OPK2-59(KFCC 11392)와 Lactobacillus brevis OPK-3(KFCC 11330)균주의 GABA 생성을 위한 배지 최적 조성은 일반 조성 배지에 각각 galactose 1.0%와 Yeast extract 0.5%, xylose 0.5%와 tryptone 0.8%, 1% MSG를 함유한 배지를 최적배지로 확립하였음.
② Lactobacillus sakei OPK2-59 조효소액의 GAD활성의 최적 pH와 온도는 pH 5.0, 37℃이였으며, Ca2+이온 존재시 GAD 활성이 증가하였음.
③ Lactobacillus brevis OPK-3의 ornithine 생산 경로를 배양액과 조효소액 반응물을 분석한 결과 arginase(arginine→ornithine)보다는 arginine deiminase(ADI) 경로를 통해 arginine을 분해하여 citrulline을 경유하여 ornithine을 생산하는 것으로 나타났음.
④ 지방세포주를 이용하여 실험한 결과 Lactobacillus sakei OPK2-59와 actobacillus brevis OPK-3는 지방구 생성 억제 및 지질관련 효소를 억제하였으며, 대식세포를 이용한 항염증반응에서 cytokine의 발현을 억제시키는 것으로 나타났음..
⑤ 또한 비만/당뇨 질환모델을 이용한 효능 평가에서 비만, 당뇨 예방 및 염증 조절 효과를 나타냈으며 조직병리학적으로 지방간염 및 간손상을 억제하며 지방조직, 간, 근육,혈액 내 전신적으로 항염증 효과를 보여주었음.
연구결과의 활용계획
① I n vitro 및 in vivo 연구를 통해 비만/당뇨 개선과 염증조절 기능에 도움을 주는 발효 식품 유래의 생리활성 물질의 도출과 이와 관련된 생물학적 지표 및 관련 대사성 질환에 대한 신호전달체계, 유전자 발현 조절 기작 및 유전자간의 네트워크에 대한 기초과학자료를 확보할 수 있음.
② 발효식품유래 기능성 물질을 이용한 건강기능성 식품의 개발로 비만/당뇨 환자 뿐만 아니라 일반인들도 질병 예방차원의 이용이 가능함으로써 국민영양 및 보건증진에 기여함.
③ 식품생화학, 식품 영양학, 면역병리학 등 다양한 분야의 연구가 동시에 진행됨에 따라 학제간의 학문적 공유와 융합을 이룰 수 있으며, 연구원들에게 식품영양학 분야 및 생명공학 분야와 관련된 복합적인 지식을 축적하게 함으로써 유능한 연구 인력을 양성할 수 있음.

Abstract ▼

Purpose&contents
1) Culture and optimization of selected strain which contains functional materials originated from fermented food (Kimchi), study of cell properties and mechanism 2) Study on the antiinflammatory efficacy and anti-obesity/diabetic effect of selected strain(producing ornithine, GA

Purpose&contents
1) Culture and optimization of selected strain which contains functional materials originated from fermented food (Kimchi), study of cell properties and mechanism 2) Study on the antiinflammatory efficacy and anti-obesity/diabetic effect of selected strain(producing ornithine, GABA) using in vitro and in vivo animal model. 3) Demonstration of mechanisms related with lipid metabolism and antiinflammatory effect of selected strain by the use of animal models with obesity/diabetes
Result
① The optimal medium used for GABA production using Lactobacillus sakei OPK2-59 (KFCC 11392) and Lactobacillus brevis OPK-3 (KFCC 11330) strains was composed of galactose 1.0%, Y east extract 0.5%, xylose 0.5% and tryptone 0.8% , 1% MSG dissolved in MRS media.
② The crude extract of the enzyme GAD produced by Lactobacillus sakei OPK2-59, shows highest activity in presence of Ca2+ ions at a temperature of 37℃ and pH 5.0.
③ The pathway of ornithine production by Lactobacillus brevis OPK-3 was analyzed in the culture media and the crude extract which showed that the bacteria utilizes the enzyme arginine deaminase,(ADI) for degradation of arginine to ornithine via citruline pathway rather than using arginase to convert arginine into ornithine
④ Experimental results showed that both Lactobacillus sakei OPK2-59 and lactobacillus brevis OPK-3 inhibits the enzymes involved in lipogenesis and reduces fat droplets formation. Also, the inflammatory study using macrophages revealed that both the bacteria are able to inhibit inflammatory cytokines expression and thus reduces inflammation.
⑤ Evaluation using the obesity / diabetes disease model revealed obesity diabetic prevention and anti-inflammatory. Liver histology showed inhibition of lipid accumulation in liver leading to fatty liver and liver damage and also showed inhibition of inflammatory cytokines in serum, muscle liver, adipose tissue in a systemic way.
Expected Contribution
① Suggested in vitro and in vivo studies will provide new vital substances from fermented food that are related with therapeutic and antiinflammatory effects against obesity/diabetes.
Furthermore, fundamental scientific data about gene expression control mechanism and signaling pathway of various metabolic diseases can be established.
② Our study can contribute to the improvement of public health as well as obesity/ diabetic patients by developing health functional material from fermented food
③ Cooperative work between food biochemistry, food nutrition, and immunopathology can provide valuable knowledges to researchers who study about food nutrition and biotechnology.

목차 Contents

• 견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 68
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 70
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 71
• 7. 주관연구책임자(공동연구원) 대표적 연구실적 ... 72
• 8. 참고문헌 ... 72
• 9. 연구성과 ... 74
• 10. 기타사항 ... 75
• [별첨1] 대표연구성과 ... 76
• 자체평가 의견서 ... 84