토복령은 우수한 항균, 항산화, 항염증 효능을 가진 소재로 알려져 있다. 이러한 토복령(Smilax china)의 추출물의 기능성을 화장품에 적용하기 위한 기초연구로써 토복령에서 발견되는 플라보노이드인 quercetin, catechin, naringenin의 농도별 경피 투과 특성을 조사할 필요성이 있다. Marzulli의 정의에 적 용한 결과 케르세틴의 Kp 값은 0.1 mg/mL에서 "빠름"으로 분류되었고, 0.2 및 0.4 mg/mL에서 "보통"으로 분류되었다. 특히, 농도가 증가함에 따라 투과 속도가 감소하는 경향이 있었다. 나린제닌의 경우 Flux 값은 각각 0.1, 0.2 및 0.4 mg/mL 농도에서 0.69, 1.07 및 1.42 μg/hr/cm²이었으며, 해당 Kp 값은 각각 6.95, 5.34 및 3.56이었다. 나린제닌의 Kp 값은 모든 농도에서 "보통" 범주에 속하며, 케르세틴과 관찰된 것과 같이 농도가 높아짐에 따라 투과 속도가 감소하였다. 카테킨의 경우 Flux 값은 각각 0.1, 0.2 및 0.4 mg/mL 농도에서 0.75, 1.09 및 1.66 μg/hr/cm²이었으며, 해당 Kp 값은 각각 7.55, 5.46 및 4.16이었다. 카테킨의 Kp 값은 모든 농도에서 일관되게 "보통"으로 분류되었다. 여드름 저해능 및 항염증 효능이 우수 한 토복령 추출물의 유효성분인 quercetin, catechin, naringenin의 경피 투과 특성이 보통 이상으로 나타나 기능성 화장품에 사용할 수 있는 우수한 천연물 소재인 것을 확인할 수 있었다.

화장품 소재는 안전성이 무엇보다 중요시된다. 화장품에 사용되는 기존의 보존제인 PE에 대장 균 효소 β–gal을 이용하여 안전성이 증가된 PE-gal을 생합성하였다. 화장품 소재로 사용하기 위해 생합 성된 생성물인 PE-gal의 피부 흡수도를 기존의 보존제인 PE와 비교하기 위해 Franz Diffusion cell Assay 시스템을 이용하여 경피투과도를 측정하였다. 같은 질량농도의 시료를 사용하였을 때 PE의 Flux 값, Kp 값은 시간이 지날수록 증가하는 것으로 나타났으나 PE-gal은 투과도를 측정할 수 있을 만큼 투과되지 못 하였다. 이는 PE의 피부투과도가 생합성된 PE-gal 배당체보다 높다는 것을 나타낸다. Marzulli 등에 따라 Kp 값을 이용하여 투과 정도를 확인하였을 때 PE의 투과속도는 1mg/mL의 농도에서 느림(slow)으로 측정 되었다. 따라서 배당체 형태의 PE-gal은 PE에 비해 경피 투과도가 현저히 낮게 나타났다.

Compound K (20-O-β-(D-glucopyranosyl)-20(S)-protopanaxadiol)는 진세노사이드의 활 성성분이다. Compound K는 경구 투여 후 Rb1, Rb2 및 Rc가 사람의 장내 미생물의 β-glucosidase에 의 해 생물전환 과정을 거쳐 생성된다고 알려져 있다. 본 연구는 생물전환된 인삼농축액에서 얻은 compound K를 이용해 항염증 및 독성을 조사하였다. 세포독성평가 결과, compound K는 0.001∼1 μg/mL의 농도 범위에서 유의적인 세포독성은 나타나지 않았으며, LPS로 염증이 유발된 RAW 264.7 세포에서 TNF-α, MCP-1, IL-6 및 NO의 생성을 억제하는 것으로 확인되었다. 동일 농도범위에서 TNF-α 및 IFN-γ로 염증이 유발된 HaCaT 세포는 compound K의 처리로 인해 IL-8의 생성을 감소시키는 것으로 나타났지만, IL-6의 경우 일부 농도에서 생성을 감소시켰으나, 통계적인 유의성은 나타나지 않았다. Brine shrimp를 이 용한 치사율 검정법에서 compound K의 LC50는 0.37mg/mL로 다소의 독성을 함유하고 있는 것으로 나타 났으나 compound K가 35% 고함유된 생물전환물은 LC50가 0.87mg/mL로 나타나 상대적으로 낮은 독성 을 보였다. 따라서 이 생성물은 향후 여드름 완화용 화장품 개발에 사용할 수 있는 매우 우수한 기능성 소 재가 될 수 있을 것으로 기대된다.

대표적인 상업화된 박테리오신인 나이신은 Listeria monocytogenes 및 Staphylococcus aureus와 같은 병원성 세균에 대해 강력한 항균 활성을 보인다. 본 연구에서는 시판되는 나이신 제품을 박테리오파지 SAP84와 함께 병용 처리했을 때 S. aureus 억제에 대한 상승효과에 대하여 평가했다. S. aureus KCTC 3881 균주에 대해 나이신은 농도의존적으로 생균수를 감소시켰으며 18 IU/mL의 나이신은 대조구와 비교하여 6시간째에 4.03 Log CFU/mL의 균수가 감소된 반면, 동일 용량의 나이신이 박테리오파지 SAP84 (0.1 MOI)와 병용처리 되었을 때 5.54 Log CFU/mL의 생균수 감소가 관찰되었다. 또한 나이신과 SAP84 의 조합은 양상추에서 S. aureus 균주를 효과적으로 제어하는데 성공적으로 적용되었다.

진세노사이드 Compound K는 트라이터펜계 사포닌으로써 인삼의 잎, 줄기, 뿌리등에서 발견된다. 본 연구는 효소 Plantase를 이용하여 인삼 추출물로부터 고부가가치의 진세노사이드인 Compound K를 생산하는 연구를 하였다. Plantase는 인삼추출물에서 Compound K를 매우 효율적으로 생산함을 보여 주었다. 또한 다양한 온도와 pH에서 Compound K 생산에 대한 최적의 반응을 조사한 결과 pH 5, 50 ℃에서 가장 높은 효율을 보였다. 최적 조건에서 Compound K는 전체 추출물의 35%이상 농축될 수 있음을 확인 하였다. 생물전환된 Compound K 농축물의 항균효과를 검정한 결과 여드름균인 Cutibacterium acnes KCTC 3314에 선택적인 활성을 보였다. Compound K (35% 함유) 인삼 생물전환물의 C. acnes KCTC 3314 균주에 대한 최소저해농도 측정 결과 31.25ug/mL로 확인되었다. 따라서 향후 여드름균 완화용 화장품의 잠재적 소재로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

일부 대장균 균주는 독성을 가지고 있으며 이들을 제어 하기 위해 박테리오파지와 같은 대체 항균물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 E. coli DH5α 균주를 모델로 이 균주의 생육을 억제하는 박테리오파지 ECP27과 병용처리했을 때 상승효과를 나타낼 수 있는 항균물질을 탐색하였다. 후보물질로는 CaCl2, 젖산, 구연산 이 사용되었다. CaCl2의 경우 6시간째 농도 의존적으로 생육억제 상승효과가 나타났으나 12시간째 E. coli DH5α의 생균수가 회복되는 추세를 보였다. 그러나 30mM 농도에 서 젖산과 구연산은 박테리오파지 ECP27과 병용처리 했을 때 E. coli DH5α의 생육저해에 대하여 6시간째 상승 효과를 보였으며 12시간째 생균수가 검출되지 않았다. 또한 젖산과 구연산을 단독으로 처리했을 때 12시간째 E. coli DH5α의 생균수가 확인되지 않아 독자적으로도 항균력이 우수하였다. 따라서 박테리오파지와 유기산을 병용 처리하는 것은 대장균의 생육을 효과적으로 억제하는 좋은 전략이 될 수 있을 것이다.

자연에서도 생합성이 되는 테트라하이드로-β-카볼린 화합물은 Pictet-Spengler반응을 통해서 화학적으로도 합성된다. 본 연구에서는 β-카볼린 화합물을 쉽고 효과적으로 합성할 수 있는 친환경 합성법을 개발하여 유기용매가 아닌 물을 사용하여 합성하였다. 이 화합물은 투명한 결정형의 생성물로 얻어지므로 복잡한 분리과정이 필요하지 않다. 합성된 화합물은 NMR 및 UPLC/MS를 이용하여 구조를 확인하 였다. 화합물 1의 이론적 분자량(C17H17N2 249.1392), 화합물 2 (C17H23N2 255.1861), 화합물 3(C19H21N2O3 325.1552), 화합물 4(C19H19N2O 279.1497)과 측정된 화합물들의 질량과 비교하였다. 그 결과 측정된 화합물 1의 분자량 ([M+H]+m/z detected 249.1315), 2 (detected 255.1789), 3 (detected 325.1460) 그리고 4 (detected 279.1364)와 거의 일치함으로써 생성된 화합물이 1~4의 구조를 가지고 있음을 확인하였다. 합성된 화합물들을 그람 음성균인 E. coli DH5α를 대상으로 항균효과를 조사한 결과 강한 저해효과를 확인할 수 있었다.

박테리오신은 미생물이 생산하는 단백질성의 항균물질이다. 본 연구에서는 Enterococcus faecium CJNU 2008 균주로부터 생산되는 박테리오신에 대한 일부 특성을 규명 하였다. 부분 정제 박테리오신은 열처리(100℃ 30분, 121℃ 15분) 및 유기용매(메탄올, 에탄올, 아세톤, 아세토니트릴, 클로로포름)에 대한 안정성이 우수하였으며 효소처리의 경우 Lipase와 α-Amylase에 대해서는 안정하였으나 Protease 처리에서 활성이 소실되었다. 이는 E. faecium CJNU 2008 균주가 생산하는 항균물질이 단백질성의 박테리오신임을 추가적으로 증명하는 것이다. 병원성 세균인 Listeria monocytogenes 균주를 지시균으로 사용했을 때 박테리오신은 살균(bactericidal)의 작용양상을 보였다. Tricine-SDS-PAGE를 이용한 박테리오신의 분자량은 6.5 kDa 이하로 확인되었다. 부분 정제된 박테리오신을 이용하여 HPLC법을 활용한 정제를 수행하였으며 크로마토그램 상에서 단일 피크를 얻었을 수 있었다. 앞으로 정제된 박테리오신은 생화학적 분석 등에 활용할 계획이다.

본 연구에서는 김치로부터 L. mesenteroides CJNU0041 을 분리하여 16S rRNA 염기서열 분석을 통해, 동정하였 으며, β-glucosidase 활성이 우수한 것으로 나타났다. L. mesenteroides CJNU0041를 이용한 브로콜리 발효 동안 생 균수와 pH 및 β-glucosidase 활성에 대해 분석한 결과, 발효 시간은 48 hours이 적당한 것으로 판단되었다. 또한, 발효 후 생물 전환이 일어남을 HPLC 분석을 통해 확인 하였다. 그리고, L. mesenteroides CJNU0041의 브로콜리 발효물에서 C. difficile에 대한 생육 억제 효과를 확인 할 수 있었다. 따라서, 본 연구를 통해 분리된 신규 L. mesenteroides CJNU0041을 C. difficile의 생육 제어를 위한 유산균 제재화가 가능할 것으로 판단되며, 브로콜리 발효물도 다양한 식품에 적용이 가능할 것으로 사료된다.

비피도박테리아 증식인자인 1,4-dihydroxy-2-naphthoica cid 생산 유산균주 LP2가 선행연구에서 자연치즈로부터 분리되었다. LP2 균주는16S rRNA 유전자 염기서열 분석에 의한 균주동정에서 Lactobacillus plantarum(99% 일치율)과 가장 높은 상동성을 나타내어 Lactobacillus plantarum LP2 균주로 명명하였다. LP2 균주의 배양 상등액은 Helicobacter pylori KCTC 12083 균주에 대하여 항균활성을 나타내었으며 이는 생산된 DHNA에 기인하는 것으로 추측되었다.

EtOH 추출법과 열수 추출법을 사용하여 빈카민 등의 빈카 알칼로이드 화합물을 함유한 빈카 마이너 추출물을 얻었다. 이들 추출물을 사용하여 비듬균, 효모, 그람양성 및 음성세균에 대한 항균활성을 측정 하였다. 비듬균(Malassezia furfur)에 대하여 표준물질인 빈카민과 EtOH 추출물은 항균활성을 보이 지 않은 반면 열수 추출물은 항균활성을 나타내었다. 또한 열수 추출물은 그람양성 및 음성세균에 속하는 바실러스(Bacillus sp.)와 대장균(Escherichia coli)에 대해서도 항균활성을 나타내었다. 추출물의 세포독성 은 HaCaT 세포(인간 케라티노사이트 세포), HT-29 세포(인간 결직장 선종암 세포), Raw 세포(인간 대 식세포)를 대상으로 측정하였으며, 해당 세포들에 대해 특별한 세포독성은 발견 되지 않았다. 또한 형광 기반의 탐색물질인 디클로로플루오신 디아세테이트(DCFDA)를 이용한 활성산소종을 측정하였다. 그 결과 HaCaT 세포와 HT-29 세포군에서 활성산소종의 형성이 약 20% 정도 증가하는 것을 알 수 있었다.

빈카마이너 L.의 알칼로이드는 HPLC의 PDA 검출기를 이용하여 측정하고 이를 표준시료인 빈카민의 자외선/가시광선 흡수 스펙트럼과 비교하여 분석하였다. 플라보노이드류를 포함하여 추출물에서 9개 이상의 화합물에 대한 자외선/가시광선 흡수 스펙트럼을 얻었다. 추출방법에 따라 에탄올 추출물과 열수 추출물을 얻고 이를 DPPH 라디칼 소거법에 의해 항산화 효과를 조사하였다. 그 결과 에탄올 추출 물과 열수 추출물 모두 비교군인 케르세틴과 비타민 C 대비 약 14~15%의 항산화 효과를 보여 추출법에 상관없이 유사한 결과를 보였다.

This study sought to confirm the inhibitory ability of Clostridioides difficile KCTC 5009 strain using the bacteriocin-producing Lactococcus lactis CJNU 3001 strain. For this purpose, bacterial culture and partially purified bacteriocin verified the antibacterial activity against C. difficile strain. As a result, both samples showed strong antibacterial activity against the target strain. Co-culture tests were performed to more closely analyze the competition between the two strains. As a result, a similar inhibitory effect was confirmed in RCM broth and CMM (colon model medium) broth. In particular, inhibition of C. difficile KCTC 5009 strain was not observed until the exponential phase of the growth of L. lactis CJNU 3001 strain, because bacteriocins were produced during that period. It was inferred that it actively suppressed the growth of the target strain after that. Therefore, as it was proven that the bacteriocin-producing L. lactis CJNU 3001 strain can effectively control C. difficile strain in co-cultures, it was judged that it could be an alternative for CDI (Clostridioides difficile infection) treatment.

Grapefruit extract rich in functional substances adjusting pH 5.0 and adding sucrose (final concentration, 2%) was fermented by Leuconostoc mesenteroides CJNU 0147 strain, consequently prepared a fermented grapefruit extract containing dextran. As a result of analyzing the growth inhibitory effect on gut harmful bacterium Clostridium difficile strain using the prepared fermented grapefruit extract, the viable cell count was significantly reduced (p<0.05 vs. control for 0.5 brix as a final concentration; p<0.001 vs. control for 1.0 brix). On the other hand, the proliferative ability of the extract for Bifidobacterium breve strain, which is one of the species of the genus Bifidobacterium well known as human gut beneficial bacteria, was confirmed (p<0.001 vs. control for both 0.5 and 1.0 brix). These results indicate fermented grapefruit extract with Leu. mesenteroides CJNU 0147 strain inhibits the growth of gut harmful bacterium C. difficile and promotes the proliferation of beneficial bacterium B. breve and is expected to be used as a functional food material for gut health.

Soymilk has been substituted for milk for people who are suffering from lactoseintolerance. In this study γ-aminobutyric acid (GABA) producing lactic acid bacterium, Lactobacillus plantarum LP2, was applied to ferment soymilk for improving its functionality. GABA production was proved in MRS broth supplemented 3% monosodium glutamate (MSG) and soymilk including 10% (w/v) soymilk powder and 5%(w/v) fructooligosaccharide where L. plantarum LP2 was applied. In addition to the soymilk, isolated soy protein (ISP), which was enzyme-treated, was added to it for improving the content of free amino acids including glutamic acid. L. plantarum LP2 was well grown and produced GABA in the soymilk medium.

Nowadays micro-dust is a serious problem in Korea. In particular micro-dust contains heavy metals such as Pb (lead) and Cd (cadmium) which negatively effect on human health. In this study, we intended to isolate lactic acid bacteria which can scavenge the heavy metals. Firstly we isolated two lactic acid bacteria which were resistant to Ag, Cu, and Zn (30-100 mM AgNO3, CuSO4, ZnSO4 in MRS broth). The two lactic acid bacteria CJNU 1877 and JG 15 were identified Lactobacillus paracasei and Enterococcus faecium, respectively. Subsequently the strains were inoculated in MRS broth and agar plate where 100 ppm of Pb(NO3)2 and CdSO4 were added, respectively. They did grow in the conditions and we found aggregations from 24 h cultures, indicating the strains can absorb the heavy metals, which was further proved by scanning electron microscopy (SEM) and Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometer. Therefore the isolated lactic acid bacteria can be used as a probiotics harboring heavy metal scavenging activity.

기능성 발효유로 알려진 케피어로부터 박테리오신 생산 유산균주(CJNU 2008)를 선발하였다. CJNU 2008 균주는 16S rRNA 유전자 염기서열 분석을 통해 Enterococcus faecium으로 동정되어 E. faecium CJNU 2008로 명명하였다. E. faecium CJNU 2008균주의 배양액 및 부분정제 농축액은 Listeria monocytogenes와 Staphylococcus aureus와 같은 병원성 세균을 포함하여 몇몇 균주들에 대해서 항균활성을 나타내었다. E. faecium CJNU 2008 균주의 박테리오신 생산을 위한 배양 최적조건은 MRS broth, 30℃ 및 pH 7.0으로 확인되었다.

α-Amylase 및 protease 활성을 동시에 가지는 1-B-12 균주를 된장으로부터 분리하였다. 16S rRNA 유전자 염기서열 분석결과, Bacillus licheniformis로 동정되어 B. licheniformis 1-B-12 균주로 명명하였다. 효소활성 측면에서 현미(50%), 미강(30%) 및 대두(20%)의 조합이 최적의 기질 조합 조건으로 확인되었다. 기능성이 부가된 효소식품을 제조하기 위하여 Lactobacillus casei GW140 균주를 도입하였는데, B. licheniformis 1-B-12 균주와의 혼합배양 조건은 2단발효(B. licheniformis 1-B-12 접종 > 24 h 발효 > L. casei GW140 접종 > 12 h 추가 발효)가 적합한 것으로 나타났다. 이러한 최적 조건으로 생산된 효소식품을 동결건조하여 25℃에서 보관하였을 때 시험 마지막 날인 45일까지 효소의 활성이 유지되었다.

This study is about microbiological analysis of makgeolli which was manufactured by general water or the Suanbo hot spring water. The viable cell count of lactic acid bacteria (LAB) in the makgeolli with the hot spring water was higher than that in the makgeolli with general water. At 9 d during storage at 10oC, the LAB cell count of makgeolli with general water reached 6.70 Log CFU/mL, whereas that of makgeolli with the hot spring water reached 7.30 Log CFU/mL, which indicates the hot spring water might stimulate the growth of LAB in makgeolli environment. Unlike LAB, the viable cell count of yeast in the makgeolli with general water was higher than that in the makgeolli with the hot spring water. At 21 d during storage at 10oC, the yeast cell count of makgeolli with general water reached 7.35 Log CFU/mL, whereas that of makgeolli with the hot spring water reached 6.96 Log CFU/mL. These results indicate the hot spring water can modulate the growth of LAB and yeast and positively function to the quality and shelf life of makgeolli. During the storage, the pH was not changed significantly.

The culture supernatant of Lactobacillus casei CJNU 0588 was prepared from a culture incubated in whey broth (10%, w/v). The culture supernatant stimulated the growth of Bifidobacterium longum subsp. infantis KCTC 3127 and Lactobacillus acidophilus KCTC 3145 which are recognized as human gut beneficial bacteria, whereas inhibited that of Clostridium difficile KCTC 5009 as a gut pathogenic bacterium and Escherichia coli JM109. In co-culture test, L. casei CJNU 0588 cells slightly stimulated the growth of B. longum subsp. infantis KCTC 3127 and L. acidophilus KCTC 3145 but mildly inhibited that of C. difficile KCTC 5009 and E. coli JM109. Therefore L. casei CJNU 0588 strain might positively function to gut microbiota and can be used for gut health-promoting probiotics.