KR20230086639A - 항염증 효과가 뛰어난 신규한 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 및 이의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규한 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 균주 및 이를 포함하는 항균 및 항염용 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 상기 조성물은 식품 조성물, 약학적 조성물, 화장료 조성물, 정장제 조성물, 유산균 스타터 및 사료 또는 사료 첨가제 조성물 등으로 다양하게 활용될 수 있다.

Description

항염증 효과가 뛰어난 신규한 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 및 이의 용도{NOVEL LACTOBACILLUS PARACASEI SUBSP. TOLERANS WIKIM0148 WITH POTENT ANTI-INFLAMMATORY ACTIVITY AND USES THEREOF}
본 발명은 신규한 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 균주 및 이를 포함하는 항균 및 항염용 조성물에 관한 것이다.
유산균 중에서 섭취시 체내 건강증진 효과를 가져올 수 있는 '살아있는' 세균들을 프로바이오틱스라 하는데, 국제식량농업기구(FAO)와 세계보건기구(WHO) 전문가 위원회는 프로바이오틱스(Probiotics)를 '살아있는 형태로 적당한 양을 섭취하였을 때 건강에 도움이 되는 유익한 작용을 하는 미생물'이라고 정의하였다(FAO/WHO, 2002).
국내 식품의약품안전처에서도 프로바이오틱스는 '건강에 좋은 효과를 주는 살아있는 균'이라 정의하면서 내산성과 담즙산 내성을 보유하고 소장까지 이동, 증식 및 부착할 수 있어야 한다. 그리고 장에서 유효한 효능을 나타내며 비병원성 및 독성이 없어야 한다고 제한하였다. 프로바이오틱스로 사용되는 균주들은 요거트, 치즈 같은 발효 유제품과 김치, 젓갈 등 발효 식품에서 주로 분리되고 있으며, 대표적으로 비피도박테리움(Bifidobacterium) 속과 락토바실러스(Lactobacillus) 속이 프로바이오틱스로 많이 사용되고 있다.
국내 식약처의 건강기능식품 공전(2019년)에 따른 기준 및 규격으로 허가된 프로바이오틱스로 사용가능한 균주는 19종이다. 상세하게는 락토바실러스 속 11종, 락토코커스 속 1종, 엔테로코커스 속 2종, 스테렙토코커스 속 1종, 비피도박테리움 속 4종이 있다. 또한, 프로바이오틱스 제품의 일일 섭취량은 108~1010 CFU(colony forming unit)이며, 장내미생물 군총의 균형 및 개선을 통해 장내유익균 증식과 유해균 억제에 도움을 주며 배변활동을 원활하게 유지할 수 있도록 도움을 줄 수 있어야 한다.
다양한 생체내(in vivo) 및 생체외(in vitro)에서 수행한 연구 결과에 따라 프로바이오틱스는 면역계를 자극하여 장질환을 억제하며, 장내 병원성 미생물과 영양소에 대한 경쟁적 이용을 통해 우위를 선점한다고 보고되어 있다. 프로바이오틱스는 장 점막 결합부위를 미리 선점하여 병원성 미생물의 장점막 부착을 억제하거나 장 상피세포로의 침투도 억제하는 것으로 알려져 있다. 그리고 항균펩타이드인 박테리오신, 유기산, 단쇄지방산, 과산화수소 등을 생성하여 병원성 미생물의 생육을 저해하거나 독소생산 억제를 통해 장 건강을 증진한다고 보고되어 있다.
김치는 우리나라 고유의 전통 채소 발효식품으로 최근에는 김치의 건강 기능적 우수성이 알려지면서 세계의 건강식품으로도 선정되는 등 국제적으로도 김치에 대한 관심이 증가하고 있는 추세이다. 김치는 염분 농도가 높고, pH가 낮을 뿐만 아니라 양파와 마늘 등 부재료에 함유 되어있는 항균 물질이 많이 존재하는 등 일반 세균이 살아남기 힘든 환경 조건을 가지고 있어 다른 식품으로부터 분리된 유산균보다 환경 적응력이 높다고 알려져 있다. 높은 생존력과 더불어 김치에서 분리한 유산균 중 면역 활성, 항암 효과 등 다양한 생리활성을 가진 균주가 분리되고 있어 주목을 받고 있다.
인체에서 병원체나 손상된 세포 혹은 자극물에 의해 신체 조직이 손상되게 되면 염증반응이 일어나게 되며 일반적으로 이러한 염증반응은 세포손상의 원인과 손상된 조직 및 괴사성 세포를 제거하고 조직의 회복을 돕지만 과도한 염증반응은 주변 조직에도 해로운 영향을 주며, 동맥경화증이나 류머티즘 관절염, 암과 같은 질병을 유발할 수 있기 때문에 이와 같은 물질의 조절이 필요하다.
이에, 본 발명자들은 다시마 김치에서 분리·선발한 프로바이오틱스 유산균이 염증반응을 일으키는 일산화질소(Nitric oxide) 및 염증성 사이토카인의 발현 조절에 효과가 있고, 항균 활성이 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
Cell Death and Immunity, Journal of Bacteriology and Virology 2011. Vol. 41, No. 4 p.309 - 311
본 발명의 목적은 수탁번호 KCTC14790BP의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148)를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 항염용 식품 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 염증 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 항균용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 피부 항염용 화장료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 항균용 화장료 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 정장제 조성물, 발효용 유산균 스타터 및 사료 또는 사료 첨가제 조성물을 제공하는 것이다.
이에, 본 발명자들은 절임식품으로부터 항염 및 항균 효과를 나타내는 유산균 균주를 찾고자 노력한 결과, 신규한 락토바실러스 속 유산균 균주인 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148)을 분리, 동정하여 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148)을 제공한다.
본 발명의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148)은 발효식품인 다시마김치 유래의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 신규 균주이다. 비록 본 발명에서의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148을 다시마김치에서 분리, 동정하기는 했으나, 이의 입수 경로가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에의 실시예를 통해 분리된 유산균 균주는 미생물의 동정 및 분류를 위한 16S rRNA 염기서열 분석 결과, 서열번호: 1의 핵산서열을 갖는 것으로 나타났다.
따라서, 서열번호: 1의 16S rRNA 염기서열을 갖는 본 발명의 미생물을 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148)로 명명하였으며, 생물자원센터에 2021년 11월 25일자로 기탁하였다(수탁번호 KCTC14790BP).
본 발명의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148은 그람양성균이고 호기적 조건과 혐기적 조건에서 모두 성장이 가능한 통성 혐기성(facultative anaerobe)이며, 포자를 형성하지 않고 운동성이 없으며 세포는 간균의 형태를 취하고 있다.
하기 실시예에서는, 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148의 항염증 활성을 확인하기 위해, 마우스 대식 세포주를 이용하여 일산화질소(Nitric oxide, NO) 소거능을 확인하고, NO 발현량 감소에 영향을 미치는 요인을 확인하기 위해 염증성 사이토카인의 발현량을 측정하였다. 그 결과, 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148가 NO 생성을 억제하여 항염증 활성이 우수함을 확인하였으며, 염증성 사이토카인을 감소시키는 효과가 우수함을 확인하였다.
또한, 하기 실시예에서는 본 발명의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주의 배양상등액을 그람음성 식중독 세균인 대장균(E. coli) 및 살모넬라 타이피뮤리움(S. typhimurium)에 대한 항균 활성이 있음을 확인하였고, 그람양성 식중독 세균인 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 및 리스테리아 모노사이토제네스(Listeria monocytogenes)에 대해 항균 활성이 있음을 확인하기 위하여 피검균주의 생육 저해환을 측정하였다. 그 결과, 대장균(E. coli)에 대해서는 저해환 16 mm, 살모넬라 타이피뮤리움(S. typhimurium)에 대해서는 저해환 25 mm, 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)에 대해서는 저해환 17 mm이 확인되었고 리스테리아 모노사이토제네스(Listeria monocytogenes)에 대해서는 저해환 42 mm가 확인되었다. 즉, 본 발명의 락토바실러스 파라카제이 WiKim0148 균주의 배양상등액은 그람음성과 그람양성 식중독 세균에 대해 항균 활성을 가지고 있다.
따라서, 본 발명은 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 (Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 항염용 및/또는 항균용 식품 조성물을 제공한다. 상기 식품 조성물은 건강기능식품 또는 음료, 바 등의 형태를 포함할 수 있다.
다른 일 측면에서, 본 발명은 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 염증 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
상기 염증 질환은 대장균(E. coli), 살모넬라 타이피뮤리움(Salmonella typhimurium), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 및 리스테리아 모노사이토제네스 (Listeria monocytogenes)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균에 의한 것일 수 있다.
예컨대, 상기 염증 질환은 식중독, 장염 및 패혈증으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 항균용 약학적 조성물을 제공한다.
상기 항균은 대장균(E. coli), 살모넬라 타이피뮤리움(Salmonella typhimurium), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 및 리스테리아 모노사이토제네스(Listeria monocytogenes)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균에 대한 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 측면에서 본 발명은 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 피부 항염용 화장료 조성물 또는 항균용 조성물을 제공한다.
상기 화장료 조성물은 화장수, 에센스, 로션, 크림, 앰플, 팩, 젤, 파우더, 파운데이션, 비누 또는 세정제의 제형일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서, 항염 및/또는 항균은 대장균(E. coli), 살모넬라 타이피뮤리움(Salmonella typhimurium), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 및 리스테리아 모노사이토제네스 (Listeria monocytogenes)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균에 대한 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 조성물이 약학적 조성물로 활용될 경우, 본 발명의 약학적 조성물은 상기 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주 이외에 약학적으로 적합하고 생리학적으로 허용되는 보조제를 사용하여 제조될 수 있으며, 상기 보조제로는 부형제, 붕해제, 감미제, 결합제, 피복제, 팽창제, 윤활제, 활택제 또는 향미제 등을 사용할 수 있다.
상기 약학적 조성물은 투여를 위해서 상기 기재한 유효성분 이외에 추가로 약학적으로 허용가능한 담체를 1종 이상 포함하여 약학적 조성물로 바람직하게 제제화할 수 있다.
예를 들어, 정제 또는 캡슐제의 형태로의 제제화를 위해, 유효성분은 에탄올, 글리세롤, 물 등과 같은 경구, 무독성의 약학적으로 허용가능한 불활성 담체와 결합될 수 있다. 또한, 원하거나 필요한 경우, 적합한 결합제, 윤활제, 붕해제 및 발색제 또한 혼합물로 포함될 수 있다. 적합한 결합제는 이에 제한되는 것은 아니나, 녹말, 젤라틴, 글루코스 또는 베타-락토오스와 같은 천연당, 옥수수감미제, 아카시아, 트래커캔스 또는 소듐올레이트와 같은 천연 및 합성검, 소듐 스테아레이트, 마그네슘 스테아레이트, 소듐 벤조에이트, 소듐아세테이트, 소듐 클로라이드등을 포함한다. 붕해제는 이에 제한되는 것은 아니나, 녹말, 메틸셀룰로스, 아가, 벤토니트, 잔탄검 등을 포함한다. 액상 용액으로 제제화되는 조성물에 있어서 허용가능한 약제학적 담체로는, 멸균 및 생체에 적합한 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충식염수, 알부민 주사 용액, 덱스트로즈 용액, 말토덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다.
한편, 본 발명은 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는, 염증 질환의 예방 또는 치료용 피부 외용제를 제공한다.
상기 외용제 조성물은 인체의 외부에 사용하는 것으로, 제형화 형태에 따라, 연고, 패취, 겔, 크림 또는 분무제 제형일 수 있으나, 외용 요법으로 사용될 수 있는 것이라면 형태에 따라 제한되지 않는다. 예컨대, 연고로 제형화될 경우 피부 온도, pH, 수분량, 지질량 등이 고려되야 하고 바셀린, 파라핀, 플라스틱, 라드, 실리콘, 식물성 오일, 왁스, 라놀린 등의 유지성 기제, 유제성 기제, 수용성 기제 및 현탁성 기제 등으로 제형화할 수 있으며, 산화방지제, 방부제, 보습제, 용해보조제, 연화보보제 등의 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, “염증 질환”은 염증을 일으키는 균에 의해 발생되는 염증 질환이라면 제한되지 않으나, 바람직하게는 여드름, 모낭염, 비부비동염, 실내막염, 식중독, 장염 및 패혈증으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 질환일 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, “염증 질환”은 염증을 일으키는 균에 의해 발생되는 질환이라면 제한되지 않으나, 바람직하게는 식중독, 장염 및 패혈증으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 질환일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 화장료 조성물은 당업계에서 통상적으로 제조되는 어떠한 제형으로도 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 화장료 조성물은 화장수, 에센스, 로션, 크림, 앰플, 팩, 젤, 파우더, 파운데이션, 비누 또는 세정제의 제형을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 화장료 조성물은 통상적인 사용 방법에 따라 사용될 수 있으며, 사용자의 피부 상태 또는 취향에 따라 그 사용횟수를 달리할 수 있다.
또한, 본 발명의 화장료 조성물은 통상의 화장품에 사용가능한 모든 종류의 성분, 예컨대 보습제, 자외선 차단제, 중화제, 점증제, 향료, 방부제, 산화방지제 또는 색소를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 균주를 유효성분으로 포함하는 식품 조성물은 발효유 등의 음료를 포함할 수 있다. 이에, 본 발명은 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 또는 이의 배양물로 이루어지는 발효용 유산균 스타터를 제공한다.
본 발명에 따른 식품 조성물은 상기 약학적 조성물과 동일한 방식으로 제제화되어 기능성 식품으로 이용하거나, 각종 식품에 첨가할 수 있다. 본 발명의 조성물을 첨가할 수 있는 식품으로는 예를 들어, 음료류, 비타민복합제, 건강보조식품류 등이 있다.
본 발명의 식품 조성물은 식품 제조시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미제 및 향미제를 포함한다. 상술한 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스, 올리고당 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 사이클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 향미제로서 천연 향미제 [타우마틴, 스테비아추출물 (예를 들어 레바우디오시드A, 글리시르히진 등]) 및 합성향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 사용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 식품 조성물이 드링크제와 음료류로 제조되는 경우에는 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 및 각 종 식물 추출액 등을 추가로 포함시킬 수 있다.
상기 본 발명에 따른 조성물은 사료첨가제 또는 사료로서 이용될 수 있다.
사료 첨가제로서 이용될 경우, 상기 조성물은 20 내지 90% 고농축액이거나 분말 또는 과립 형태로 제조될 수 있다. 상기 사료첨가제는 구연산, 후말산, 아디픽산, 젖산, 사과산등의 유기산이나 인산 나트륨, 인산 칼륨, 산성 피로인산염, 폴리인산염(중합인산염) 등의 인산염이나, 폴리페놀, 카테킨, 알파-토코페롤, 로즈마리 추출물, 비타민 C, 녹차 추출물, 감초 추출물, 키토산, 탄닌산, 피틴산 등의 천연 항산화제 중 어느 하나 또는 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다. 사료로서 이용될 경우, 상기 조성물은 통상의 사료 형태로 제제화 될 수 있으며, 통상의 사료성분을 함께 포함할 수 있다.
상기 사료첨가제 및 사료는 곡물, 예를 들면 분쇄 또는 파쇄된 밀, 귀리, 보리, 옥수수 및 쌀; 식물성 단백질 사료, 예를 들면 평지, 콩, 및 해바라기를 주성분으로 하는 사료; 동물성 단백질 사료, 예를 들면 혈분, 육분, 골분 및 생선분; 당분 및 유제품, 예를 들면 각종 분유 및 유장 분말로 이루어지는 건조성분 등을 더 포함할 수 있으며, 이외에도 영양보충제, 소화 및 흡수향상제, 성장촉진제 등을 더 포함할 수 있다.
상기 사료첨가제는 동물에게 단독으로 투여하거나 식용 담체 중에서 다른 사료첨가제와 조합하여 투여할 수도 있다. 또한, 상기 사료첨가제는 탑드레싱으로서 또는 이들을 동물사료에 직접 혼합하거나 또는 사료와 별도의 경구제형으로 용이하게 동물에게 투여할 수 있다. 상기 사료첨가제를 동물사료와 별도로 투여할 경우, 당해 기술분야에 잘 알려진 바와 같이 약제학적으로 허용가능한 식용 담체와 조합하여, 즉시 방출 또는 서방성 제형으로 제조할 수 있다. 이러한 식용 담체는 고체 또는 액체, 예를 들어 옥수수전분, 락토오스, 수크로오스, 콩플레이크, 땅콩유, 올리브유, 참깨유 및 프로필렌글리콜일 수 있다. 고체 담체가 사용될 경우, 사료첨가제는 정제, 캡슐제, 산제, 트로키제 또는 함당정제 또는 미분산성 형태의 탑 드레싱일 수 있다. 액체 담체가 사용될 경우, 사료첨가제는 젤라틴 연질 캡슐제, 또는 시럽제나 현탁액, 에멀젼제, 또는 용액제의 제형일 수 있다.
또한, 상기 사료첨가제 및 사료는 보조제, 예를 들어 보존제, 안정화제, 습윤제 또는 유화제, 용액촉진제 등을 함유할 수 있다. 상기 사료첨가제는 침주, 분무 또는 혼합하여 동물의 사료에 첨가하여 이용될 수 있다.
본 발명의 사료 또는 사료첨가제는 포유류, 가금 및 어류를 포함하는 다수의 동물식이에 적용할 수 있다.
본 발명에 있어서 동물을 포유류를 포함하고 포유류로서 돼지, 소, 양, 염소, 실험용 설치동물, 및 실험용 설치동물뿐만 아니라, 애완동물(예: 개, 고양이) 등에게 사용할 수 있으며, 상기 가금류로서 닭, 칠면조, 오리, 거위, 꿩, 및 메추라기 등에도 사용할 수 있고, 상기 어류로서 송어 등에 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 조성물에 포함되는 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주의 양은 1회를 기준으로 약 106 내지 1012 cfu/g일 수 있으며, 예컨대 107 내지 1011 cfu/g, 108 내지 1010 cfu/g일 수 있다. 균주를 투여할 경우에는 생균 상태로 투여하는 것이 바람직하며, 섭취 전에 사멸시키거나 감쇄(attenuation) 상태로 투여할 수 있다. 또한, 배양 상등액 등을 사용하여 제조할 경우에는 열처리 과정을 통한 멸균화 과정을 추가적으로 거칠 수 있다. 최소의 효능을 가지는데 필요한 균주량 및 일일 섭취 정도는 섭취자의 신체 또는 건강상태에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 약 106 내지 1012 cfu/g일 수 있으며, 예컨대 107 내지 1011 cfu/g, 108 내지 1010 cfu/g일 수 있다.
또한, 본 발명의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148는, 유산균의 일반적인 정장 효과 및 면역 증강 효과를 갖는다. 락토바실러스 속의 유산균이 정장 효과 및 면역 증강 효과를 갖는다는 것은 잘 알려져 있는 사실이다.
따라서 본 발명은 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 정장제 조성물을 제공한다.
한편, 프로바이오틱스 유산균을 식품에 적용하기 위해서는 인체에 유해산 불질이 생성되지 않아야 한다. 이에, 본 발명은 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주의 한정성을 확보하기 위하여 용혈성 및 유해효소에 대한 생성 여부를 확인하였다. 그 결과, 본 발명의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주는 용혈 현상이 나타나지 않았으며, 발암 효소인 β-글루쿠론산분해효소(β-glucuronidase), β-글루코오스분해효소(β-glucosidase)의 활성 유무를 확인하였다. 그 결과, 본 발명의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주는 β-글루쿠론산분해효소 및 β-글루코오스분해효소에 대한 활성을 나타내지 않았다. 따라서, 본 발명의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주는 프로바이오틱 유산균으로서 다양한 분야에 활용될 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명은 신규한 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 균주 및 이를 포함하는 항균 및 항염용 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 상기 조성물은 식품 조성물, 약학적 조성물, 화장료 조성물, 정장제 조성물, 유산균 스타터 및 사료 또는 사료 첨가제 조성물 등으로 다양하게 활용될 수 있다.
도 1은 김치유산균을 분리하고 항염증 활성을 조사한 결과, 분리균주 중에서 본 발명의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주의 항염증 활성이 가장 우수한 것을 확인한 결과를 보여준다. (A) 세포생존도, (B) NO 발현량, (C) TNF-α 발현량, (D) IL-6 발현량.
도 2는 본 발명의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주의 16S rRNA 동정 결과, 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans)와 99% 동일함을 보여준다.
도 3은 본 발명의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주의 내산성 및 내담즙성, 내열성을 조사한 결과, 산성, 담즙 및 고온 등의 열악한 환경에서도 생존율이 가장 높음을 보여준다. (A) 내산성, (B) 내담즙성, (C) 내열성.
도 4는 본 발명의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주 배양액의 항균 활성을 결과를 보여준다.
도 5는 본 발명의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주의 API ZYM 효소활성을 측정한 결과, 발암효소인 β-글루쿠론산분해효소 (β-glucuronidase), β-글루코오스분해효소 (β-glucosidase)에 대한 활성을 나타내지 않아 발암에 대한 안전성이 있음을 보여준다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1: 김치유산균 분리 및 항염증 활성 조사
김치유산균을 분리하기 위해 다양한 종류의 김치를 수집하였고, 김치파쇄액을 LBS (Lactobacillus selective medium) 고체배지에 도말·배양하여 콜로니를 순수·분리하였다. 김치분리 유산균 200종을 분리하였으며, 일산화질소 어세이(nitric oxide assay) 분석을 통해 18종 김치유산균을 1차 선발하였다.
김치유산균 배양액의 항염증 활성을 확인하기 위해 NO 소거능은 마우스 대식세포주인 RAW264.7 세포를 이용해 실험을 진행하였다. RAW264.7 세포를 배양하기 위해 DMEM 배지에 FBS 10%, P/S 1%를 첨가하여 배양배지로 사용하였으며, 37°C에서 CO2 5% 조건으로 배양하여 실험을 진행하였다. 염증 활성은 RAW264.7 세포 배양액 내의 아질산염(nitrite) 농도를 Griess reagent system을 이용하여 측정하였고, 배양액에 함유된 NO 소거능을 ELISA kit을 이용하여 항염증 활성을 조사하였으며, 유산균 배양액의 세포독성은 MTS assay를 통해 세포생존률을 확인하였다. 또한 NO 발현량 감소에 영향을 미치는 요인이 무엇인지 확인하기 위해 염증성 사이토카인 발현량을 측정하였다. 사이토카인 발현량은 Quantikine® ELISA kit를 이용하여 측정하였으며, 측정한 사이토카인으로는 인터류킨(interleukin)-1β(IL-1β), 인터류킨-6(IL-6), TNF-α를 확인하였다.
LPS(1 μg/mL) 처리하여 RAW264.7 세포의 NO 생성을 유도한 후, 유산균 배양액의 항염증 효과를 측정한 결과, 1차 선발한 김치유산균 배양액 모두 LPS 처리한 후 NO 생성이 억제되는 것으로 확인되었으며, 그 중에서 항염증 활성이 우수한 김치유산균 WiKim0148 균주를 최종 선발하였다.
또한 모든 유산균 배양액 시료에서는 세포독성을 나타내지 않는 것을 확인하였다. 위의 결과에 따라 ELISA assay를 수행하기 위해 RAW264.7 세포주에 시료를 10㎕ 처리한 후에 37℃, 5% CO2 배양기에서 48시간동안 배양하였다. 배양액 처리시 IL-1β 발현량 감소 효과를 확인한 결과, 121.3 pg/ml에서 78.7 pg/ml로 감소한 효과가 확인되었고, TNF-α의 경우, 배양액 처리 시 1773.7 pg/ml에서 925.2 pg/ml로 감소한 효과가 확인되었으며, IL-6의 경우, 배양액 처리 시 발현량이 1638.4 pg/ml에서 1099.6 pg/ml으로 감소하여 분리균주 중에서 WiKim0148 균주의 항염증 활성이 가장 우수한 것으로 확인하였다(도 1).
실시예 2: 선발미생물 동정
실시예 1에서 선발한 김치유산균 WiKim0148 균주는 유전학적 동정방법인 16S rRNA 염기서열 분석을 통해 phylogenetic tree 미생물 분석한 결과, 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans)과 99% 동일함을 확인하였고 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148으로 명명하였다(도 2).
<서열번호: 1> 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스의 16S rRNA 서열
GATGAACGCTGGCGGCGTGCCTAATACATGCAAGTCGAACGAGTTCTCGTTGATGATCGGTGCTTGCACCAAGATTCAACATGGAACGAGTGGCGGACGGGTGAGTAACACGTGGGTAACCTGCCCTTAAGTGGGGGATAACATTTGGAAACAGATGCTAATACCGCATAGATCCAAGAACCGCATGGTTCTTGGCTGAAAGATGGCGTAAGCTATCGCTTTTGGATGGACCCGCGGCGTATTAGCTAGTTGGTGAGGTAATGGCTCACCAAGGCGATGATACGTAGCCGAACTGAGAGGTTGATCGGCCACATTGGGACTGAGACACGGCCCAAACTCCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGAATCTTCCACAATGGACGCAAGTCTGATGGAGCAACGCCGCGTGAGTGAAGAAGGCTTTCGGGTCGTAAAACTCTGTTGTTGGAGAAGAATGGTCGGCAGAGTAACTGTTGTCGGCGTGACGGTATCCAACCAGAAAGCCACGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGTGGCAAGCGTTATCCGGATTTATTGGGCGTAAAGCGAGCGCAGGCGGTTTTTTAAGTCTGATGTGAAAGCCCTCGGCTTAACCGAGGAAGCGCATCGGAAACTGGGAAACTTGAGTGCAGAAGAGGACAGTGGAACTCCATGTGTAGCGGTGAAATGCGTAGATATATGGAAGAACACCAGTGGCGAAGGCGGCTGTCTGGTCTGTAACTGACGCTGAGGCTCGAAAGCATGGGTAGCGAACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCATGCCGTAAACGATGAATGCTAGGTGTTGGAGGGTTTCCGCCCTTCAGTGCCGCAGCTAACGCATTAAGCATTCCGCCTGGGGAGTACGACCGCAAGGTTGAAACTCAAAGGAATTGACGGGGGCCCGCACAAGCGGTGGAGCATGTGGTTTAATTCGAAGCAACGCGAAGAACCTTACCAGGTCTTGACATCTTTTGATCACCTGAGAGATCAGGTTTCCCCTTCGGGGGCAAAATGACAGGTGGTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATGACTAGTTGCCAGCATTTAGTTGGGCACTCTAGTAAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAATCATCATGCCCCTTATGACCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGATGGTACAACGAGTTGCGAGACCGCGAGGTCAAGCTAATCTCTTAAAGCCATTCTCAGTTCGGACTGTAGGCTGCAACTCGCCTACACGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCGCGGATCAGCACGCCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACACCATGAGAGTTTGTAACACCCGAAGCCGGTGGCGTAACCCTTTTAGGGAGCGAGCCGTCTAAGGTGGGACAAATGATTAGGGTG
실시예 3: 선발균주의 내산성, 내담즙성 및 내열성 조사
선발한 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주의 프로바이오틱스 특성인 내산성 및 내담즙성을 확인하였다. 위산(pH 3 또는 pH 2 이하)의 조건에서 생존이 가능한 유산균만이 프로바이오틱스 기능성을 나타낼 수 있기 때문에 pH 2.0으로 조정한 MRS 배지에서 4시간동안 처리시 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주는 95% 생존율(p<0.05)을 나타내어 내산성이 우수함을 확인하였다.
프로바이오틱스 유산균은 장관에 도달하기 위해서 위액에 대한 내산성뿐만 아니라, 췌장에서 십이지장까지 분비되는 담즙산에 대한 내성 또한 중요하다. 내담즙성 조사는 0.3% oxgall을 함유한 MRS 액체배지에 12시간동안 처리한 결과, 대조군 생균수는 8.26 log CFU/mL로 확인하였다. 대조군의 생균수 8.28 log CFU/mL와 비교하였을 때 담즙산에 영향을 받지 않아 우수한 내담즙성을 보유하고 있는 것으로 확인하였다.
프로바이오틱스 제제화 공정에서 고온의 환경에 노출되면 생균활성이 감소될 수 있으므로 유산균의 열 안정성은 프로바이오틱스 선정에 중요한 기준 중에 하나이다. 선발균주의 내열성 조사는 30℃와 50℃에서 각각 1시간씩 처리하였는데, 대조구인 30℃에서 8.36±0.31(log CFU/mL), 50℃에서 6.82±0.13(log CFU/mL)의 생균수를 나타내었다(p<0.05). 50℃ 열처리 시 생존율이 점차 감소하여 82%를 나타내었지만 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148는 다소 우수한 내열성을 나타내었다. 따라서 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주는 산성, 담즙 및 고온 등의 열악한 환경에서도 생존율이 높았으며, 우수한 프로바이오틱스 특성을 나타내었다(도 3).
실시예 4: 선발균주의 항균활성
선발한 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주의 배양상등액을 그람음성 식중독 세균인 E. coli O157:H7 ATCC35150 과 Salmonella typhimurium KCTC1926에 대한 항균활성을 확인하였고, 그람양성 식중독 세균인 Staphylococcus aureus ATCC25923와 Listeria monocytogenes KCCM40307에 대한 항균활성을 조사하였다.
Tryptic soy broth(TSB) 배지에 전배양한 병원성 미생물을 TSA agar 고체배지에 접종하여 중층도말 배양한 후, agar well diffusion 법으로 항균활성을 조사하였다. 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주의 배양상등액을 점적하여 흡수시키고 30℃에서 24시간동안 배양한 후, 피검균주의 생육 저해환을 측정한 결과, 대장균(E. coli) O157:H7(저해환 16 mm), 살모넬라 타이피뮤리움(Salmonella typhimurium) (저해환 25 mm), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) (저해환 17 mm), 리스테리아 모노사이토제네스(Listeria monocytogenes) (저해환 42 mm)에 대해 각각 서로 다른 생육저해환을 나타내었다.
박테리오신 생성유무를 확인하기 위해 배양상등액을 pH 6.5로 조정한 후, 항균활성을 조사한 결과, L. monocytogenes(저해환 20 mm)에 대해서만 항균활성이 확인되었고, 그 외 피검균주들에 대해서는 항균활성을 확인할 수 없었다. 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주의 배양상등액은 그람음성과 그람양성 식중독 세균에 대해 항균스펙트럼을 가지고 있는 것으로 확인하여 병원성 미생물에 대한 항균활성이 우수한 김치유산균으로 사료되었다(도 4).
실시예 5: 선발균주의 안전성 조사
프로바이오틱스 유산균을 식품에 적용하기 위해서는 인체에 유해한 물질이 생성되지 않아야 하기 때문에 용혈성 및 유해효소에 대한 생성 여부를 측정하였다. 선발한 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주의 안정성을 확보하기 위하여 용혈성 검사를 수행하였다. 프로바이오틱스 유산균의 용혈성 측정을 위한 배지는 5% sheep blood를 MRS에 첨가하여 1.5% agar를 첨가한 고체배지와 액체배지를 제조하였다.
5% sheep blood agar 고체배지에 획선도말하여 30℃에서 24시간동안 배양한 후, 균주 주위에 환의 형태를 통해 용혈성 유무를 판단하였고 5% sheep blood 액체배지에서는 선발균주를 접종·배양한 후, 배양액을 원심분리하여 침전유무와 혼탁도를 통해 용혈성 반응을 조사하였다. 용혈성은 적혈구의 불완전 용해로 인한 녹색의 불투명한 환을 생성하는 α-hemolysis, 적혈구를 완전 용해시켜 황색의 환을 생성하는 β-용혈(hemolysis), 용혈 현상이 발생하지 않는 γ-용혈로 구분된다. 5% sheep blood agar 고체배지와 액체배지에서 각각 배양하여 용혈현상 유무를 확인한 결과, 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148은 용혈현상이 나타나지 않아 안전성이 우수함을 확인하였다.
프로바이오틱스 유산균이 안전성을 확보하기 위해서는 벤조피렌을 발암물질로 전환하는 발암효소인 β-글루쿠론산분해효소(β-glucuronidase)를 생성하지 않아야 하는 것으로 보고되어 있다. API zym kit을 이용하여 발암효소인 β-글루쿠론산분해효소(β-glucuronidase), β-글루코오스분해효소(β-glucosidase) 활성 유무를 검사하였다. MRS agar에서 24시간동안 배양한 콜로니를 취하여 서스펜션 배지(suspension medium)와 혼합한 후, API zym kit에 분주하여 37℃에서 4시간동안 혼합액을 배양하였다. 발색시약인 zym A와 zym B를 각각 혼합액에 첨가하여 5분동안 발색시킨 후 색의 강도를 통해 효소 활성을 확인한 결과, 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148은 발암효소인 β-글루쿠론산분해효소와 β-글루코오스분해효소에 대한 활성을 나타내지 않아 발암에 대한 안전성이 확인되어 향후 안전한 프로바이오틱스 유산균으로서 다양한 분야로 활용이 가능할 것으로 판단된다(도 5).
결과적으로, 본 발명의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주는 RAW264.7 세포에서 LPS 자극에 의해 증가된 NO 및 사이토카인 등 염증매개물을 유의적으로 억제시키는 항염증 효과가 우수하였으며, 내산성, 내담즙성 및 내열성이 우수한 프로바이오틱스 특성을 확인하였고, 식중독 미생물들에 대한 항균활성이 우수한 것을 확인하였다. 또한, 장내 유해 효소활성과 용혈성 유무를 통해 안전성을 확인하였다. 따라서 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148 균주는 기능성 및 안전성을 고려하였을 때 향후 안전한 프로바이오틱스 제제 및 발효스타터 종균으로서 활용 가능성이 높은 김치유산균이다.
한국생명공학연구원 KCTC14790BP 20211125
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Claims (9)

  1. 수탁번호 KCTC14790BP의 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148{Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148}.
  2. 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 항염용 식품 조성물.
  3. 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 대장균(E. coli), 살모넬라 타이피뮤리움(Salmonella typhimurium), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 및 리스테리아 모노사이토제네스 (Listeria monocytogenes)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균에 대한 항균 활성을 갖는, 항균용 식품 조성물.
  4. 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는, 식중독, 장염 및 패혈증으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  5. 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 피부 항염용 화장료 조성물.
  6. 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는, 대장균(E. coli), 살모넬라 타이피뮤리움(Salmonella typhimurium), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 및 리스테리아 모노사이토제네스 (Listeria monocytogenes)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균에 대한 항균 활성을 갖는, 항균용 화장료 조성물.
  7. 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 정장제 조성물.
  8. 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP) 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 발효용 유산균 스타터.
  9. 락토바실러스 파라카제이 아종 톨러란스 WiKim0148(Lactobacillus paracasei subsp. tolerans WiKim0148; 수탁번호 KCTC14790BP), 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 사료 또는 사료 첨가제 조성물.
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