Journal Search Engine
Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 1225-4339(Print)
ISSN : 2287-4992(Online)
The Korean Journal of Food And Nutrition Vol.25 No.2 pp.291-298
DOI :

쇠비름 추출물 발효액이 Campylobacter jejuni의 증식에 미치는 영향

†배 지 현
계명대학교 식품영양학과

The Effect of Fermented Extracts of Portulaca oleracea against Campylobacter jejuni

†Ji-Hyun Bae
Dept. of Food Science and Nutrition, Keimyung University, Daegu 704-701, Korea

Abstract

One of the main microorganisms causing diarrheal diseases is Campylobacter jejuni. Purslane or Portulaca oleracea is an edible plant containing polyphenols that has been widely used as a folk remedy for treatment of diarrhea for a long time. This study was performed to investigate the antimicrobial activity of fermented P. oleracea extracts made with probiotics and plant-origin lactic acid bacteria(PLAB) isolated from P. oleracea against C. jejuni. Lactobacillus rhamnosus, L. acidophilus, L. bulgaricus, L. delbrueckii, L. plantarum, Leuconostoc mesenteroides and Bifidobacterium longum were applied to P. oleracea to make a fermentation broth of purslane. Leuconostoc mesenteroides and the lactic acid bacteria isolated from P. oleracea grew best in the fermentation broth of P. oleracea extracts when the broth was combined with 2% yeast extract, 1% peptone, and 0.05 to 1% potassium phosphate. The number of viable cells in the fermentation broth containing purslane extracts after 48 hours increased to 1×1012 CFU/㎖ and remained at 1.3×1010 CFU/㎖ after refrigeration for 2 weeks. The pH and acidity of purslane-fermented broth after 48 hours of fermentation was 3.7 and 3.14, respectively, which show that the fermentation broth was within the range of the general standards of fermented dairy products. The antimicrobial activity of the fermented P. oleracea extracts was determined using the liquid culture method. The 10 ㎎/㎖ concentration of the fermented P. oleracea extract made with Leuconostoc mesenteroides and the lactic acid bacteria isolated from purslane showed the strongest antimicrobial activity against C. jejuni. The fermentation broth of purslane with the probiotics retarded the growth of C. jejuni for 48 hours at 42℃.

11_배지현.pdf1.42MB

서 론

 설사는 소장이나 대장에 병원성 세균이나 바이러스가 증식함으로 생기게 되는 장내 질환으로, 성인의 경우 Clostridium difficile이나 rotavirus가 주된 원인이며, 신생아의 경우 Campylobacter jejuni가 주된 원인균으로 보고되고 있다(Gonzalez- Sarrias 2010). 선진국에서도 중요한 건강상의 문제가 되고 있고, 국내에서도 많은 수의 환자들이 설사 등의 장염으로 치료를 받고 있으며, 특히 신생아에게는 치명적인 장내 질환이다(Bhatnagar 1998). 일반적으로 우리 몸과 공생관계에 있는 장내 미생물들은 건강과 관련해 유익한 일들을 하고 있어, 음식물의 대사를 도와 에너지나 미량 영양소 등을 제공해 주거나, 면역체계를 바로 잡아 주고, 비만, 염증성 대장 질환, 당뇨병 등을 예방하는 데 관여하기도 한다. 설사와 같은 장염의 치료에는 항생제가 사용되거나 프로바이오틱스(probiotics) 같은 대체요법이 이용되게 되는데, 프로바이오틱스를 요구르트 형태로 주게 되면 erythoromycin으로 인한 설사의 치료에 효과적이라고 한다(Bezkorovainy A 2001). 특히 신생아

에게 문제가 되는 C. jejuni의 경우 닭 등의 가금류와 관련된 식중독을 일으키는 원인균으로도 알려져 있는데, Lactobacillus acidophilus를 투여하게 되면 제거가 가능하다고 보고되고 있다(Saavedra JM 1995).

프로바이오틱스란 살아있는 미생물로 장내 균총을 개선해 숙주에게 유리한 효과를 제공해 주는 것을 말하는데, 프로바이오틱스는 장내 균총이 정상 범위를 벗어나므로 발생하게 되는 여러 가지 장관 질환을 안정화시킨다고 한다. 이 중 Lactobacillus casei rhamnosus(LGG)는 사람에게서 분리된 균으로 항생제 사용으로 인해 발생하는 설사의 치료에 효과적이고, Clostridium difficile이나 Helicobacter pylori에 의한 장염, 유당불내증, 과민성 대장 증후군 등에 효과적이라고 알려져 있으며, Caco-2(human colonic carcinoma)를 가지고 한 실험에 의하면 LGG는 장관세포에 흡착하여 집락을 이루고 장내 유해 미생물인 C. jejuni, Salmonella typhimurium, Escherichia coli C. difficile 등의 침투를 방해한다고 한다(Mattar 2001). Bifidobacterium이나 Lactobacillus와 같은 프로바이오틱스들은 유제품의 제조에 널리 이용되어온 미생물인데, 이들 또한 유해 장내 미생물의 흡착, 증식, 침투, 독소 생산 등을 막아주는 것으로 알려져 있으며, 그 기전으로는 이들이 장내에서 휘발성 저급지방산(short chain fatty acid, SCFA)을 생산함으로 장내 pH를 낮추거나 또는 박테리오신을 생산하여 유해균의 증식을 억제한다고 한다(Fooks & Gibson 2002). 이러한 프로바이오틱스들은 발효 유제품 등의 형태를 통해 섭취되어 위장관을 통과하면서 많은 부분들이 파괴되고, 2040% 정도만이 살아남아 대장에까지 이르게 된다. 주로 위산에 의해서거나 소장에서는 담즙염에 의해 파괴되는데 따라서 프로바이오틱스의 효과를 최대한 얻기 위해서는 지속적으로 매일 섭취해 주어야 하며, 소장에서도 파괴되지 않고 이들의 증식을 도와주는 lactulose fructose를 포함한 올리고당 같은 prebiotics를 같이 섭취해 주는 것이 필요하다. 최근에는 이와 같은 프로바이오틱스의 단점을 보완하여, 위산 등에 파괴되지 않고 여러 가지 prebiotics를 포함하고 있는 식물성 소재의 유산균을 활용한 synbiotics를 개발하려는 연구도 진행되고 있다(Karimi & Peria 2008). 이러한 식물성 유산균은 채소나 과일 등의 식물성 소재에서 유래된 것으로 채식을 위주로 하는 동양인들의 장에는 더 적합한 것으로 알려져 있다(Chang & Kim 2010). 쇠비름은 예로부터 민간요법과 한방에서 널리 사용되어온 식용 식물로 각종 항균 효과나 항염증, 항암 효과 등이 있는 것으로 알려져 있고, 국내 야산 등지에서 널리 자생하고 있다(Bae JH 2004; Park 2011). 본 연구에서는 프로바이오틱스와 약용 식물로 활용되어 온 쇠비름으로부터 식물성 유래 유산균을 분리하여 쇠비름 추출물 발효액을 제조한 후, 이들이 신생아 장염 유발 미생물인 C. jejuni의 증식에 미치는 영향을 조사해 보고자 하였다.

재료 및 방법

1. 시료준비 및 사용균주

 경북 경산시의 인근 농가에서 재배한 쇠비름을 잘 씻어 말린 후 쇠비름 중량의 1.5%(w/w)에 해당하는 소금을 넣고 2배의 물을 첨가한 후 저온초음파병합추출기(SONIMEDI, Korea)를 이용하여 60, 620 kHz 초음파에서 6시간 압착, 추출하였다. 그리고 bottle top filter 0.22 (Millipore, China)에 여과하여 쇠비름 추출물을 만들고, 감압 농축기(ELELA TYPE N-N SERIES, Japan)65에서 감압, 농축시키고, 동결건조한 후 18 냉동고에 보관하면서 사용하였다. 실험에 사용한 균주는 Table 1과 같이 한국농업미생물자원센터와 생명자원센터에서 분양 받아 MRS(Difco, USA)배지 또는 Brucella(Difco, USA) 배지에 계대 배양하였다. Campylbacter jejuni 균의 배양에는 4% fetal bovine serum(Gibco, USA)을 첨가한 Brucella broth(Difco, USA) 이용하였으며, 미호기성 조건을 유지시켜 주기 위해서 CO2 incubator(SANYO, MCO-175, Japan)에서 10% CO2, 습도 95% 이상, 42 온도를 유지하였다.

Table 1. Microorganisms used for Portulaca oleracea fermentation and its antimicrobial activity test

2. 쇠비름에서 식물성 유래 유산균(PLAB) 분리

 쇠비름에 열배의 증류수를 첨가하여 Homogenizer(WissMixIM. HG-15D, DAIHAN scientific)로 분쇄한 후 원심분리기(MICRO 24-48 R., Germany) 10,000 rpm에서 10분간 원심 분리하여 얻은 상등액을 MRS 평판배지(Difco, USA)에 도말하고, 37에서 3일 동안 배양(incubator, HK-IB072, 한국종합기기제작소)하였다. 가장 좋은 증식률을 보인 한 종의 집락을 선택하여 15회 반복 도말함으로 순수분리시키고, 15번째 배지 중 가장 좋은 증식률을 보인 한 colony를 선택하여 MRS broth에 접종하고 24시간 배양한 후 사용하였다.

3. 쇠비름 추출물 발효액의 제조

 쇠비름 추출물에 1% 농도의 프로바이오틱스를 종류별로 접종하고, 여기에 glucose 5%, 10%, 15%, yeast extract 1%, 2%,3%, peptone 1%, 2%, 3% potassium phosphate 0.05%, 0.1%, 0.15%를 각각 혼합한 후 37에서 배양하며 510 에서 흡광도를 측정하였다. 프로바이오틱스 증식을 도와주는 조건을 찾고, 가장 높은 증식률을 보인 균주를 선택하여 최종 쇠비름 발효액을 제조하였다. 대조군으로 사용한 쇠비름 발효액에는 상기의 영양 성분들을 제외한 나머지 균주만을 동일 농도로 첨가해 만들었다.

4. 생균수 측정

 멸균 처리된 쇠비름 추출액에 yeast extract 2%, peptone 1%, potassium phosphate 0.1%를 각각 첨가하고, 쇠비름에서 분리한 균과 Leuconostoc mesenteroides를 각각 1%씩 접종한 37에서 3일간 발효시켰다. 접종 직후와 48시간 배양 뒤에 각각의 생균수를 계대희석법을 이용해 측정하고, 5 냉장고에 2주 동안 보관하면서 살아남은 생균수를 계수하였다.

5. pH 및 산도 측정

 쇠비름 대조군(쇠비름 추출물에 쇠비름에서 분리한 균과 Leuconostoc mesenteroides 만을 접종한 것)과 쇠비름 발효액(쇠비름 추출물에 쇠비름에서 분리한 균과 Leuconostoc mesenteroides 접종하고 증식에 필요한 각종 영양분을 첨가한 것)을 취해 pH meter(METTLER TOLEDO, pH meter 320, Shanghai)를 사용해 pH를 측정하였다. 산도는 대조군과 쇠비름 발효액 각각 1 를 취하여 증류수 9 를 가해 희석한 후 1% phenolphthalein 용액(DUKSAN, Korea) 23방울을 가하고, 0.05 N NaOH 용액(DUKSAN, Korea)으로 적정하였으며, 적정에 소비된 0.05 N NaOH로부터 젖산의 함량(%)을 계산하였다. pH와 산도는 0, 6, 12, 36, 48시간 단위로 모니터링하였다. 모든 데이터는 3회 반복하여 평균과 표준편차로 표시하였으며, 분산 분석으로 통계 처리하였다.

2. 쇠비름 발효액이 C. jejuni 증식에 미치는 영향

 탁도 0.5로 맞춘 C. jejuniBrucella 배지에 1% 농도로 접종하고, membrane filter(0.45 , Millipore, USA)로 제균한 쇠비름 추출물과 쇠비름 발효액을 각각 10 /, 20 /의 농도로 첨가하였다. 10% CO2, 42의 미호기성 조건에서 48시간 배양하면서 600 에서 흡광도 변화를 측정하였다.

7. 통계 처리

 모든 실험은 2회 이상 반복하였으며, 통계 처리는 SPSS (IBM SPSS Statistics version 19)를 이용하여 분산분석(ANOVA)Duncan의 다범위 검정법(Duncan's multiple range test)으로 샘플 간의 유의적 차이를 검증하였다.

결과 및 고찰

1. 균주 선택 및 쇠비름 발효액 제조

 쇠비름 추출액에 Table 1에서와 같이 프로바이오틱스 7과 쇠비름에서 분리한 식물성 유산균(PLAB)을 접종하고, 37에서 배양하면서 510 에서 흡광도를 조사한 결과, Fig. 1과 같이 쇠비름 자체에서 분리한 균주와 김치 등에서 분리한 대표적 식물성 유산균인 Leuconostoc mesenteroides가 가장 잘 자람을 알 수 있었다. Lactobacillus delbrueckii도 비교적 증식하였으나, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus rhamnosus Bifodobacterium longum 등은 쇠비름 추출액에서 잘 자라지 못함을 나타냈다. Fig. 1에서 선발된 두 종의 균주를 선택하여 쇠비름 추출액에 각각 1% 농도를 접종하고, 균의 증식을 도와주는 각종 영양 성분들을 첨가해 주었다. 쇠비름 추출액에 탄수화물 급원으glucose를 농도별로 첨가하고, 무기질 및 비타민 등을 공급하기 위해 yeast extract를 사용하여 농도별로 첨가하였다. Glucose 경우 515%까지 첨가해 주었을 때 오히려 선발된 균주들의 증식을 저지시켰고, 이는 수분활성도의 저하에서 일어난 현상이라 사료된다. PLAB의 경우, Fig. 2에서와 같이 2% 농도의 yeast extract 첨가했을 시 가장 호조의 증식을 보였고, 당의 경우 예상과 달리 균의 증식에 별 영향을 미치지 않았다. Leuconostoc mesenteroides의 경우도 쇠비름 추출액에서 증식시켰을 때 Fig. 3과 같이 당의 첨가에 의해서는 증식에 자극을 받지 않았으나, 2% 농도의 yeast extract 첨가에서 가장 높은 증식을 보였다. 또한 질소 급원으로 peptone을 첨가하거나 인산을 제공했을 시 Fig. 4 Fig. 5에서와 같이 PLABLeuconostoc mesenteroides 모두가 증식이 증가함을 알 수 있었다. Peptone의 경우 1% 농도가 가장 적합하였으며, 인산의 경우 0.051% 농도에서 가장 좋은 증식을 드러냈다. 상의 결과, 쇠비름을 발효시킬 때 적합한 프로바이오틱스는 쇠비름 자체에서 분리한 균주이거나 Leuconostoc mesenteroides였으며, 이 균주를 이용해 발효액을 제조할 때 yeast extract 2%, peptone 1%, 인산 0.050.1%를 첨가해 주면 증식이 촉진됨을 알 수 있었다.

Fig 1. Growth curve of probiotics in the Portulaca oleracea extract at 37℃(F=2.697, p=0.012). ◆: LAB isolated from Portulaca oleracea(PLAB), ▲: Leuconostoc mesenteroides, ●: Lactobacillus delbrueckii, ■: Lactobacillus plantarum, □: Lactobacillus acidophillus, ◊: Lactobacillus bulgaricus, △: Bifidobacterium longum, ○: Lactobacillus rhamnosus, Alphabetical letters represent a significant difference at p<0.05.

Fig 2. Growth curve of probiotcs isolated from Portulaca oleracea in the Portulaca oleracea extracts added sucrose and yeast at 37℃(F=0.607, p=0.845 for glucose, F=1.827, p=0.105 for yeast). ●: Control(Portulaca oleracea extract inoculated with same concentration of probiotics without nutrients), ◆: Glucose 5%, ■: Glucose 10%, ▲: Glucose 15%, ◊: Yeast 1%, □: Yeast 2%, △: Yeast 3%.

Fig 3. Growth curve of Leuconostoc mesenteroides in the Portulaca oleracea extracts added sucrose and yeast at 37℃(F=0.577, p=0.869 for glucose, F=0.882, p=0.6 for yeast). ●: Control(Portulaca oleracea extract inoculated with same concentration of probiotics without nutrients), ◆: Glucose 5%, ■: Glucose 10%, ▲: Glucose 15%, ◊: Yeast 1%, □: Yeast 2%, △: Yeast 3%.

Fig 4. Growth curve of probiotcs isolated from Portulaca oleracea in the Portulaca oleracea extracts added peptone and phosphate at 37℃(F=0.466, p=0.939 for peptone, F= 0.391, p=0.971 for phosphate). ●: Control(Portulaca oleracea extract inoculated with same concentration of probiotics without nutrients), ◆: Peptone 1%, ■: Peptone 2%, ▲: Peptone 3%, ◊: Phosphate 0.05%, □: Phosphate 0.1%, △: Phosphate 0.15%.

Fig 5. Growth curve of Leuconostoc mesenteroides in the Portulaca oleracea extracts added peptone and phosphate at 37℃(F=0.405, p=0.966 for peptone, F=0.377, p=0.975 for phosphate). ●: Control(Portulaca oleracea extract inoculated with same concentration of probiotics without nutrients), ◆: Peptone 1%, ■: Peptone 2%, ▲: Peptone 3%, ◊: Phosphate 0.05%, □: Phosphate 0.1%, △: Phosphate 0.15%.

2. 쇠비름 발효액의 생균수 측정

상기의 조건으로 제조한 쇠비름 발효액에 들어있는 프로바이오틱스의 생균수를 측정해 본 결과는 Fig. 6과 같이 나타났다. 쇠비름 추출물과 쇠비름 발효액에 상기 실험에서 선택된 2가지 종류의 균주를 각각 1% 농도로 접종하고, 48시간 발효를 시킨 후 생균수를 측정하였다. 실험군인 쇠비름 발효액의 경우, 생균수의 수가 대조군(쇠비름 추출물에 각종 영양 성분을 제외한 균주만 접종한 것)보다 높게 나타나, 1012 CFU/ 프로바이오틱스가 증식하고 있음을 알 수 있었다. 처음 발효를 거치지 않은 상태에서는 두 군에 함유된 생균수가 4.6×1084.3×108로 비슷하게 나왔으나, 48시간 발효 후에는 대조군의 경우 2.2×1010 CFU/로 나왔고, 실험군의 경우, 1×1012 CFU/로 생균수가 증가하였다. 일반 유제품의 경우, 평균 유통기한이 냉장 보관 2주인 점을 고려하여 2주간 냉장보관하였을 시 살아있는 프로바이오틱스 균수에 어떠한 변화가 있는 지 조사해 본 바, 2주 이후에도 생균수가 크게 줄어들지 않고 남아 있음을 알 수 있었다. 쇠비름 발효액의 경, 2주 후에도 생균수가 1.3×1010 CFU/로 나타나 식품공전에 제시된 농후발효유 유산균수 기준인 1×108 CFU/ 보다 높게 나옴을 알 수 있었다.

Fig 6. Number of viable cells in the fermented Portulaca oleracea extract. □: Zero time, ▨: 48 hours, ■: 2 weeks, Control: Portulaca oleracea extract inoculated with same concentration of probiotics without nutrients such as yeast extract, peptone and phosphate. Alphabetical letters represent a significant difference according to Duncan's multiple range test at p<0.05.

 

3. 쇠비름 발효액의 pH 및 산도 측정

 쇠비름 발효액의 경우, 시간이 경과함에 따라 Table 2에서와 같이 pH는 낮아짐을 알 수 있었고, 산도는 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. pH의 경우, 쇠비름 추출물에 증식에 필요한 각종 영양분을 제외하고, 균주만 접종한 대조군에 비해 실험군인 쇠비름 발효액은 48시간 발효 이후에 pH3.7아짐을 알 수 있었고, 산도도 3.14로 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 일반적으로 요구르트의 바람직한 pH 범위는 3.274.53임을 고려해 볼 때 쇠비름 발효액이 이 범위 안에 들어감을 알 수 있었다. 프로바이오틱스는 acetic acidpropionic acid, butyric acid 등의 SCFA를 생산해 주며, 생산되는 지방산의 양과 종류는 섭취한 식품의 종류나 장내 체류 시간, 장내 세균의 종류 등에 따라 달라진다고 하는데(Rooks & Garrett 2011), 본 연구에 사용된 프로바이오틱스의 항균력도 이들이 생산하는 SCFA를 통해 pH를 떨어뜨리거나, 박테리오신 분비를 통한 직접적인 항균작용에 의해서 일 것이라고 추정된다. 한편, 프로바이오틱에 의해 생산된 유기산인 SCFA은 약 95%가 체내에서 흡수, 대사되어 여러 가지 생리 작용에 관여하게 되는데, acetate의 경우 면역세포에서 발현되는 G- protein-coupled receptorGPR 43에 결합되어 염증 반응의 해소에 도움을 주게 된다고 알려져 있다. 또한 acetateepithelial barrier 기능을 강화해 E. coli O157과 같은 출혈성 병원균의 감염으로부터 숙주를 보호한다고 하며, propionicacid의 경우 T helper cell의 면역 반응을 조절해 주고, butyratemicroRNA 발현에 영향을 주어 microR106b의 수준을 변화시킴으로 cell cycle을 조절해 주고, 항암 효과를 지니게 된다고 보고되고 있다(Rooks & Garrett 2011).

Table 2. Change of pH and acidity in the fermented Portulaca oleracea extract

4. 쇠비름 추출물 발효액이 C. jejuni의 증식에 미치는 영향

 액체배양법으로 쇠비름 추출물과 발효액을 C. jejuni에 적용시켜 증식 효과를 조사해 본 바, Fig. 7과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 대조군에 비해 쇠비름 추출물과 쇠비름 발효액을 배지에 첨가한 경우, C. jejuni의 증식이 억제됨을 알 수 있었다. 쇠비름 추출물의 경우 20 / 농도 이상에서 증식 억제 효과가 있었으나, 발효액의 경우 10 / 농도에서 증식 저해 효과를 관찰할 수 있었고, 이 효과는 48시간 동안 지속됨을 알 수 있었다. Campylobacter는 닭과 같은 가금류 및 사람의 장내에 감염을 일으켜 식이성 장관 질환을 일으키는 대표적 병원균으로, 주로 장내 상피 세포의 표면에 부착되어 감염을 일으키고, 궁극적으로는 세포내로 침범하게 된다. 이들의 흡착과 침투를 막아주는 여러 가지 방법으로 항생제 등이 사용되나, 대체 방법으로 프로바이오틱스를 사용하여 병원균에 직접적 해를 주거나 또는 숙주의 면역시스템을 조절하여 그 병원균을 퇴치하기도 한다(Lee & Newell 2006). Campylobacter 균 중 가장 병원성이 큰 종은 C. jejuni인데, 이 균은 신생아나 노약자, 또는 면역 능력이 약화된 사람들에게서 주로 설사 등의 장관 질환을 일으키게 된다. 나선모양의 그램 음성균으로, 코르크 나사 모양의 운동을 하므로 장관 벽을 쉽게 뚫고 침입하게 되는데, 장관 세포에 부착되기 위해서는 숙주세포 표면에 glycoprotein이나 glycolipid로 구성된 receptor가 필요하며, 여기에 세균 표면에 있는 adhesin이 결합됨으로 세포 신호 전달 작용에 의해 cytoskeleton의 재 배열이 일어나게 되고, 이로 인해 병원균의 세포내 침투가 용이해지게 된다고 한다(Ganan 2012). 미호기성 세균으로 10% CO2 환경에서 잘 자라며 최적 온도는 3742이다. 열에는 비교적 약하여 조리나 저온성 살균 온도에서 파괴되고, 건조, 삼투압, 2% 이상의 소금 농도에서도 잘 자라지 못하게 된다(Park SF 2002). 한편, 본 연구에 사용된 쇠비름의 경우 폴리페놀류를 많이 함유하고 있는, 식물에 들어있는 폴리페놀류는 flavonoid류와 phenolic acid, lignan 등의 3 계열로 구분할 수 있다(Park 2011). 이들은 숙주의 위장관 상층부에서 소화, 흡수되지 않고 대장에 이르러 장내 미생물이 분비하는 효소에 의해 대사되게 되는데, 베리류나 견과류에서 많이 발견되는 ellagic acid의 경우 장내 미생물에 의해 urolithin으로 전환되고, 이것이 항균 작용을 하게 된다고 보고되고 있다(Larrosa 2010). 또한 폴리페놀류는 직접적으로 장내 유해 미생물에 독소로 작용하기도 하여, in-vitro 상에서 그램 음성균과 그램 양성균 모두에게 항균효과를 주기도 한다고 한다(Friedman M 2007). 이와 같은 선행 연구들은 본 연구의 결과에서 나타난 쇠비름 추출물과 발효액이 C. jejuni의 증식을 억제시킨다는 사실을 뒷받침해 주며, 쇠비름에 함유된 폴리페놀류와 프로바이오틱스가 생산한 박테리오신 등이 항균력을 제공해 주었을 것으로 사료된다. 또한 이들이 생산하는 항생물질은 장내 유해한 미생물인 C. jejuni, S. typhimurium, E. coli C. difficile 등의 증식도 저해하게 된다고 알려져 있는데(Ley 2005) 본 연구에서 사용한 프로바이오틱스를 이용한 쇠비름 발효액도 C. jejuni의 증식을 억제해 주었다. 최근 발표된 연구에 의하면 키토산이나 와인 등에 들어있는 페놀성 화합물이 1,000 / 농도에서 C. jejuni에 대해 항균성이 있는 것으로 보고되고 있어(Ganan 2012), 본 연구의 쇠비름 발효액이 이 균에 대해 항균력을 나타낸 것도 페놀성 화합물의 영향이 있었으리라 추정되며, 프로바이오틱스가 생산한 SCFA에 의한 항균 효과도 있었을 것으로 판단된다. 또한 식물에서 추출된 천연 항생물질은 일반 항생제에 대해 내성을 지니는 병원성균에 대해 효과적이라고 보고되기도 하는데, C. jejuni의 경우 생강, 샐러리, 오렌지 등에서 추출된 천연물질이 in vitro 상에서 이 균에 대한 항균 효과를 나타낸다고 알려져 있다(Friedman 2002; Nannapaneni 2009).

Fig 7. The effect of fermented Portulaca oleracea extract against the growth of Campylobacter jejuni incubated at 42℃ for 36 hours(F=6.716, p=0.001). ○: Control, ●: Portulaca oleracea extract 10 ㎎/㎖, ◆: Portulaca oleracea extract 20 ㎎/㎖, ■: fermented Portulaca oleracea extract 10 ㎎/㎖, ▲: fermented Portulaca oleracea extract 20 ㎎/㎖, Alphabetical letters represent a significant difference at p<0.05.

요 약

 본 연구에서는 신생아 질환과 사망 원인 중 첫 번째에 해당하는 설사의 주된 원인균인 Campylbactor jejuni에 대한 쇠비름 발효액의 항균 효과를 검증해 보고자 하였다. 민간요법과 한방에서 널리 이용되어온 쇠비름은 각종 항균 효과나 항염증, 항암 효과 등이 있는 것으로 알려져 있는 식용 식물로, 여기에서 식물성 유산균을 분리해 각종 프로바이오틱스와 더불어 쇠비름 발효액을 제조하였다. Lactobacillus rhamnosus, L. acidophilus, L. bulgaricus, L. delbrueckii, L. plantarum, Leuconostoc mesenteroides Bifidobacterium longum과 쇠비름에서 분리균을 쇠비름 추출물에 적용하였을 때, Leuconostoc mesenteroides와 쇠비름에서 분리한 식물성 유래 유산균이 쇠비름 추출액에서 가장 잘 자랐고, 여기에 2% yeast extract, 1% peptone 0.051% 인산을 첨가하였을 때 가장 적합한 발효액을 만들 수 있었다. 쇠비름 발효액에 들어있는 생균수는 발효 48시간 후 1×1012 CFU/로 증가하였고, 2주간 냉장 보관을 한 이후에도 생균수가 1.3×1010 CFU/로 남아있었다. 쇠비름 발효액의 pH와 산도는 발효 48시간 이후 3.73.14로 각각 나타나 일반 유제품 발효액의 기준 범위 안에 들어감을 알 수 있었다. PLABLeuconostoc mesenteroides로 만든 쇠비름 발효액은 10 / 이상의 농도에서 C. jejuni에 대해 증식 억제 효과를 나타냈으며, 이 억제 효과는 48시간 동안 지속되었다.

감사의 글

 이 연구는 2009 학년도 계명대학교 교수 연구년 지원에 의한 결과의 일부임.

Reference

1. Bae JH. 2004. Antimicrobial effect of Portulaca oleracea extracts on food-brone pathogens. J Food Sci Nutr 9:306-311
2. Bezkorovainy A. 2001. Probiotics: determinants of survival and growth in the gut. Am J Clin Nutr 73:399S-405S PMid:11157348
3. Bhatnagar S, Singh KD, Sazawal S, Saxena S, Bhan MK. 1998. Efficacy of milk versus yoghurt offered as part of a mixed diet in acute noncholera diarrhea among malnourished children. J Pediatrics 132:999-1003
4. Chang DR, Kim JB. 2010. A case study on Pulmone healthy life’s 『Pulmone vegetable lactic acid bacteria』advertising campaign: Creating a new category in a growth market. Korean J Advertising 21:253-265
5. Fooks LJ, Gibson GR. 2002. In vitro investigations of the effect of probiotics and prebiotics on sicected human intestinal pathogens. FEMS Microbiol Ecology 39:67-75 PMid:19709185
6. Friedman M, Henika PR, Mandrell RE. 2002. Bactericidal activities of plant essential oils and some of their isolated constituents against Campylobacter jejuni, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, and Salmonella enterica. J Food Protection 65:1545-1560 PMid:12380738
7. Friedman M. 2007. Overview of antibacterial, antitoxin, antiviral, and antifungal activities of tea flavonoids and teas. Mol Nutr Food Res 51:116-134
8. Ganan M, Silvan JM, Carrascosa AV, Martinez-Rodriguez AJ. 2012. Alternative strategies to use antibiotics or chemical products for controlling Campylobacter in the food chain. Food Control 24:6-14
9. Gonzalez-Sarrias A, Larrosa M, Tomas-Barberan F, Dolara P, Espin JC. 2010. NF-kappaB-dependent anti-inflammatory activity of urolithins, gut microbiota ellagic acid-derived metabolites, in human colonic fibroblasts. Br J Nutr 104: 503-512
10. Karimi O, Peria AS. 2008. Indications and challenges of probiotics, prebiotics, and synbiotics in the management of arthralgias and spondyloarthropathies in inflammatory bowel disease. J Clin Gastroenterol 42:136S-141S
11. Larrosa M, Gonzalez-Sarrias A, Yanez-Gascon MJ, Selma MV, Azorin-Orturil M, Toti S, Tomas-Barberan F, Dolara P, Espin JC. 2010. Anti-inflammatory properties of a pomegranate extract and its metabolite urolithin-A in a colitis rat model and the effect of colon inflammation on phenolic metabolism. J Nutr Biochem 21:717-725
12. Lee MD, Newell DG. 2006. Campylobacter in poultry: filling an ecological niche. Avian Diseases 50:1-9
13. Ley RE, Backhed F, Turnbaugh P, Lozupone CA, Knight RD, Gordon JI. 2005. Obesity alters gut microbial ecology. Proc Natl Acad Sci 102:11070-11075
14. Mattar AF, Drongowski RA, Coran AG, Harmon CM. 2001. Effect of probiotics on enterocyte bacterial translocation in vitro. Pediatr Surg Int 17:265-268
15. Nannapaneni R, Chalova VI, Crandall PG, Ricke SC, Johnson MG, O'Bryan CA. 2009. Campylobacter and Arcobacter species sensitivity to commercial orange oil fractions. International J Food Microbiol 129:43-49
16. Park SF. 2002. The physiology of Campylobacter species and its relevance to their role as foodborne pathogen. International J Food Microbiol 74:177-188
17. Park SH, Kim DK, Bae JH. 2011. The antioxidant effect of Portulaca oleracea extracts and its antimicrobial activity on Helicobacter pylori. Korean J Food & Nutr 24:306-311
18. Rooks MG, Garrett WS. 2011. Bacteria, food and cancer. F1000Reports Biol 3:12-18
19. Saavedra JM. 1995. Microbes to fight microbes: a not so novel approach to controlling diarrheal disease. J Pediatr Gastroenterol Nutr 21:125-129