초록 ▼

□ 연구개요
● 코카서스 유래 전통 천연 발효유 케피어는 자연적으로 형성된 50종 이상의 유산균-효모-초산균이 천연공생계를 이루고 있는 케피어 그레인 (kefir grain)을 스타터로 사용하여 전통방식에 의해 제조됨
● 케피어 그레인의 발효액은 다양한 질병의 예방 및 치료 효능이 있는 것으로 보고되어 왔으며, 여기에는 프로바이오틱스 미생물의 생리작용 뿐 아니라 이들이 생산해내는 다당체 (항암활성, 항균활성이 있는 다당체 (polysaccharide)가 다량 함유 되어있음)가 핵심 역할을 한다는 사실이 밝혀짐
● 한

□ 연구개요
● 코카서스 유래 전통 천연 발효유 케피어는 자연적으로 형성된 50종 이상의 유산균-효모-초산균이 천연공생계를 이루고 있는 케피어 그레인 (kefir grain)을 스타터로 사용하여 전통방식에 의해 제조됨
● 케피어 그레인의 발효액은 다양한 질병의 예방 및 치료 효능이 있는 것으로 보고되어 왔으며, 여기에는 프로바이오틱스 미생물의 생리작용 뿐 아니라 이들이 생산해내는 다당체 (항암활성, 항균활성이 있는 다당체 (polysaccharide)가 다량 함유 되어있음)가 핵심 역할을 한다는 사실이 밝혀짐
● 한편, 배양 및 분자생물학적 기법의 발달로 인하여 케피어 그레인의 마이크로바이옴 구성이 지리적으로 다양하게 나타난 다는 사실이 알려지게 되었고, 이는 케피어 마이크로바이옴은 지속적으로 삽입-치환-이탈 과정을 거치며 리모델링될 수 있고, 케피어 그레인마다의 기능성도 우점종과 관련이 있음이 확인됨
● 따라서, 이러한 현상을 역으로 활용하여 발효 환경 변화를 유도하여 고기능성 우수균주들이 우점도가 높은 바이오엔지니어드 케피어 그레인을 개발하고 그 안에서의 쿼럼센싱을 통한 다당체 등 핵심 생리활성물질 생산 증대 및 균주간 시너지즘을 극대화 가능성을 알아보고자 본 연구를 수행하게 됨

□ 연구 목표대비 연구결과
◆ 연구목표 1. 케피어 그레인의 마이크로바이오타 분석 및 lactose positive 및 negative 환경 제공을 통한 마이크로바이오타 바이오엔지니어링 가능성 확인
▶ 연구결과: NGS분석 결과 Lactobacillus kefiranofaciens, Leuconostoc mesenteroides등 microbial exopolysaccharide를 생성하는 균주가 케피어 그레인 내에 존재함을 확인
▶ Lactose negative 환경에서의 바이오엔지니어링 결과 케피어그레인 내 유익미생물총인 family lactobacillaceae 그룹의 relative abundance가 유의적으로 증가함을 확인할 수 있었음
◆ 연구목표 2. 케피어 유래 미생물이 생산하는 다당체 분리
▶ Ethanol precipitation을 통한 핵심 균종의 microbial exopolysaccharide를 순수 분리함
▶ Lactobacillus kefiranofaciens DN1, Lactobacillus kefiranofaciens DD2, Lactobacillus kefiri DH5가 생산하는 microbial exopolysaccharides를 수득할 수 있었음
◆ 연구목표 3. 분리된 다당체의 생리활성 확인: DPPH radical 소거능 측정을 통한 항산화 활성 분석
▶ 케피어 그레인 유래균의 EPS의 항산화 활성을 분석하였음
▶ 항산화 활성 분석에는 DPPH radical 소거능 측정을 통해 확인함: DH5균이 가장 우수하여, 2차년도에는 DH5균의 활성 및 다당체 생성량을 증가시킬 수 있는 쿼럼센싱을 타깃으로 분석함
◆ 연구목표 4. 다당체 생성 미생물 활성 및 Quorum sensing 유발 균종 조합 선정
▶ 연구결과: L. kefiri DH5와 L. kefiranofaciens DN1을 동시배양 하였을 때 균 수는 8.93±0.61 log CFU/ml로 MRS 배지에 키운 조건 (9.10±0.33 log CFU/ml)과 큰 차이가 없었으나, K. marxianus A5와 같이 배양하였을 때는 7.26±0.09 log CFU/ml로 나타나 큰 유의차를 나타낸 것을 확인함.
▶ 이에 따라, 미생물 성장 및 활성의 측면에서는 유산균 – 효모간 direct 및 indirect interaction이 유효함을 확인함
◆ 연구목표 5. 조건별 다당체 생성량 변화 확인 및 유전자 발현분석을 통한 메커니즘 분석
▶ L. kefiri DH5와 L. parakefiri DN1을 동시에 배양하였을 때, 서로 간의 상호작용을 통해서 유전자 전사 수준에서 L. kefiri DH5의 EPS 및 biofilm 형성 관여 유전자의 upregulation이 관찰됨
▶ Crystal violoet을 활용한 biofilm 생성능 분석에서도 일관된 결과가 관찰되어 표현형 수준에서도 L. kefiri DH5의 biofilm 생성능이 증가된 것을 확인함

□ 연구개발결과의 중요성
■ 본 연구 과제의 결과를 바탕으로 국제저명학술지 SCI급 논문 4건, 지적재산권 특허출원 3건, 국내학술대회 학술발표 4건 등의 학술적 및 산업적 파급효과를 창출함
■ 천연 식품 소재의 바이오엔지니어링을 통한 쿼럼센싱 변화 유도 기술의 타 프로바이오틱스 소재 및 건강 기능성 식품 연구에 적용 가능함
■ 향후 미발표된 결과를 정리하여 학술대회 발표와 학술지 논문 등 추가 성과 확보 기대
■ 대사성 질환, 감염성 질환, 면역 질환에 대한 건강기능성 식품 소재 신규 개발 가능성 증대

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 최종연구목표 (연차별) ... 4
• (2) 연구가설 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2-1. 1차년도 (2018.6.1.-2019.2.28.) ... 4
• 2-2. 2차년도 (2019.3.1.-2020.2.29.) ... 6
• 2-3. 총 연구 결과 종합 ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 가. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 나. 연구개발결과의 활용가치 ... 8
• 다. 연구개발결과의 기대효과 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 9
• 5. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 12