In this study, characteristics and immuno-modulatory effects of Weissella cibaria JW15 isolated from Kimchi, traditional Korean fermented food, were examined for investigation of the capacity of potentially probiotic strains. We measured acid, bile, and heat tolerance, adhesive properties to intestinal epithelial cells, and inhibitory activity against pathogens. JW15 could survive at pH 3.0 for 2 hr, but not at pH 2.0. JW15 also showed tolerance to 0.3% oxgall bile salt, and heat tolerance at 70°C and 80°C for 5 min, respectively. Adhesive ability to Caco-2 cells was similar to that of Lactobacillus rhamnosus GG (LGG), a well-known commercial probiotic. JW15 exhibited antimicrobial activities to pathogenic bacteria such as Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, and Salmonella enteritidis. The immuno-modulatory effects of JW15 were compared with those of LGG, a well-known immune enhancer. For analysis, production of nitric oxide (NO), NF-κB (Nuclear factor κB), Interleukin-1β (IL-1β), and tumor necrosis factor-α (TNF-α) was measured. The concentration of NO induced by JW15 was higher than that by LGG at low concentration (1 × 107 cfu/mL). Low and high (5 × 107 CFU/mL) concentration of JW15 induced statistically higher production of NF-κB, IL-1β, and TNF-α than that produced by LGG, respectively. In conclusion, Weissella cibaria JW15 had ability as a probiotic strain, including acid, bile, and heat tolerance, adhesive properties to intestinal epithelial cells, and inhibitory activity against pathogens. In addition, JW15 showed better immuno-modulatory effects than LGG when NO, NF-κB, IL-1β, and TNF-α were measured. According to these results, the characteristics and immunomodulating activity of Weissella cibaria JW15 are suitable for consideration as a potential probiotic.

Lactic acid bacteria (LAB) are known to promote activation of macrophages, selectively eliminate harmful intestinal bacteria that enter the body, and increase secretion of cytokines, chemokines, and inflammatory mediators that boost the immune system. In the current study, the immune-enhancing effects of five Leuconostoc stains (Leu. kimchii WK18, Leu. citreum DH33, Leu. mesenteroides DH34, SE34, and GY17) isolated from traditional Korean fermented food, Kimchi, were evaluated. Lactobacillus rhamnosus GG (LGG), which is known for its extraordinary immunopotentiating activity, was used as a reference strain. According to the results, several heat-killed Leuconostoc strains induced a higher level of NO, IL-1β, or TNF-α production than the LGG strain. Collectively, results of the current study suggest that Leuconostoc strains could enhance immune response through activation of macrophages, and could be significant references when verifying the possibility for use of Leuconostoc strains as probiotics, starter, dietary supplement, or immune-enhancing medicine.

본 연구에서 사용한 홍삼 전분은 홍삼 농축액 제조 공정에서 발생하는 부산물중 하나로 현재까지는 특별한 활용도가 없었다. 하지만 홍삼 농축액 제조 과정에서 발생되는 홍삼 유래의 물질로 홍삼의 유효 성분인 진세노사이드 및 각종 유리당, 탄수화물 등이 풍부한 안전한 소재로서의 가능성을 알아보고자 하였다. 홍삼전분을 이용한 새로운 홍삼막걸리의 차별화를 위하여 제품의 진세노사이드 함량, 유기산, 유리당, 효모수 등을 분석하였다. 효모 생균수의 변화 조사결과 4℃에서 저장하였을 때는 저장 20일까지 효모 균수에 큰 변화가 없었지만 25℃ 저장에서는 저장 20일에 초기 효모균수의 약 75%가 감소되었다. 유기산분석 결과 막걸리에서는 lactic acid가 4.16 mg/mL의 농도로 가장 많았으며, 그 다음으로는 citric acid 0.88 mg/mL, malic acid 0.39 mg/mL의 순서로 많았다. 저장 초기에는 malic acid의 함량이 4℃ 및 25℃에서 0.39 mg/mL 와 0.58 mg/mL 이었으나 저장일이 20일 경과하였을 때에는 0.46 mg/mL 그리고 0.17 mg/mL으로 측정되었고 대부분의 유기산은 저장기간에 관계없이 변화가 크게 나타나지 않았으나 butyric acid는 증가를 보였다. 20일 경에 lactic acid와 isobutyric acid는 감소하였으며 다른 종류의 유기산은 증가를 보였다. 유리당 분석결과 glucose가 4.4 mg/mL, sucrose 2.8 mg/mL 그리고 mannose 1.4 mg/mL 으로 막걸리의 주 구성당으로 분석되었으며 저장기간이 지속되면서 sucrose, glucose, mannose의 함량은 감소를 보여 알콜 발효의 주요 기질로 사용되었음을 보여주었다. 저장 4~8일 이후부터는 당이 급격히 감소하였으며 8일 이후부터는 큰 차이를 보이지 않았다. 이것은 저장 중 당분이 알콜과 탄산가스로 분해되었기 때문에 함량이 감소한 보여진다. 4℃에서 저장시, 일반적인 유통기간보다(10일) 긴 20일 동안 유리당의 변화를 보였으며 유리당은 12일 경에 sucrose, glucose와 mannose의 양은 1/2으로 감소하였다. 총산 및 pH 분석결과 각 저장온도에서 저장기간에 따른 pH의 변화는, 4℃에서 저장한 경우, 저장 4일경 pH 4.3에서 8일경 pH 3.8로 떨어지면서 저장기간 동안 서서히 감소되었다. 25℃에서 저장한 경우, pH 4.6~3.2 수준으로 4℃ 저장 온도보다 25℃ 온도에서 pH가 낮게 관찰 되었고 진세노사이드 분석결과 함량은 2.47 mg/g으로 측정되었다.