유산균과 병원균에 대한 괭생이모자반 유래 효소 추출물의 프로바이오틱스 활성 평가

Abstract

해조류는 바다에 서식하는 식물체로서 서식하는 바다 환경에 맞춰 특이한 천연화합물을 생성한다. 여기서 나온 화합물들은 생리활성이 뛰어난 것으로 알려져 있다.예를 들어 감태의 지방세포 합성 저해, 진통 완화, 염증 개선과 지충이의 중금속 및방사능 물질 체외 배출, 비만 및 변비 방지 등의 효과가 있으며, 큰열매모자반의관절염, 간 보호, 혈청지질개선 등의 효과가 있다. 유산균은 산성 환경인 장에 생육하면서 면역 및 생체 순환 기능을 증가 시키며, 염증성장질환 등 다양한 질병을억제하는 효과가 있다. 괭생이모자반 추출물은 항산화, 항염증, 항혈액응고, 항암,미백, 주름개선 등 다양한 생리활성을 보인다. Probiotics 는 다양한 장점을 갖고인체에 도움을 주는 세균을 말하며, prebiotics 는 이러한 probiotics 의 생장을 돕는영양분이며 장 내 환경 개선에 영향을 주는 난소화성 물질이다. 괭생이모자반 효소추출물의 prebiotics 효과와 병원성 세균의 성장 저해 효과가 있는지 알아보기 위해실험을 하였다. 괭생이모자반 효소 추출물을 이용한 유산균 활성 평가는 celluclast추출물 10 ㎎/㎖ 이 L. pentosus, L. plantarum 의 증식에 가장 좋은 효과가 있었으며,termamyl 10 ㎎/㎖ 은 L. brevis 의 성장에 가장 좋은 효과가 있었다. celluclast 효소추출물의 농도 별 유산균 활성 평가에서는 10 ㎎/㎖이 3 종 유산균 모두에서 성장에가장 좋은 효과가 있음을 확인 할 수 있었다. 유산균 이차대사물질 생성 평가에서는celluclast 추출물을 첨가한 실험구에서 L. pentosus 868.70g, L. plantarum 736.07g, L. brevis572.0g 의 이차대사산물이 생성되어 MRS 배지만 사용한 실험구 (L. pentosus 402.03g,L. plantarum 351.83g, L. brevis 303.45g)보다 1.8 ~ 2.1 배 많은 이차대사산물 생성량을확인 할 수 있었다. 이렇게 생성된 이차대사산물의 병원성 세균 증식 억제평가에서는 celluclast 추출물을 첨가한 MRS 배지에서 생성된 유산균의이차대사산물이 celluclast 추출물을 첨가하지 않고 오직 MRS 배지에서만 생산된이차대사산물 보다 병원성 세균 증식 억제에 좋은 효과를 보였다. 먼저 L. plantarum이차대사산물에서는 S. parauberis 10%, S. iniae 9%, E. tarda 5%의 증식 억제 효과 차이가있었고, L. pentosus 이차대사산물에서는 S. parauberis 8%, S. iniae 13 %, E. tarda 9 %의증식 억제 효과 차이를 보였다. 제브라피쉬를 이용한 추출물 급이 실험에서는유산균 1%와 다당체 추출물 1%를 혼합하여 급이 한 실험구에서 124.52%의증체율로 가장 좋은 결과를 얻었고, S. parauberis 로 인위 감염을 시킨 병원성 세균접종실험에서는 celluclast 추출물 5% 급이 한 실험구와 celluclast 추출물 3%와유산균 1%를 혼합급이 한 실험구에서 5% 미만의 폐사율로 가장 좋은 병원성 세균억제 효과를 확인할 수 있었다. 이번 평가를 통해 제주도에 대량으로 유입되어대부분 폐기처분 되는 괭생이모자반이 효소 추출을 통해 유산균의 활성을 돕는prebiotics 뿐만 아니라 양식산업에서 빈번하게 발생하는 병원성 세균에 의한 폐사억제 효능을 확인하면서 사료 첨가제로서의 활용 가능성이 있음을 확인하였다.

Seaweeds are plants that inhabitant in the sea and produce unique natural compoundsaccording to the sea environment where they live. Their compounds have potentialbiological activity on human. For example, Ecklonia cava extract has activity such asinhibition of adipocyte synthesis, pain relief, anti-inflammation, excretion of heavy metalsand protection from radioactive substances. Lactobacillus species grows in the intestine,an acid environment while enhancing immunity and biological circulation, and has effectof suppressing various disease such as inflammation bowel disease. The extract ofSargassum horneri shows various physiological activities such as antioxidant, antiinflammation, anti-coagulant, anti-cancer and skin whitening and wrinkle improvement.Probiotics is bacteria that have various advantages on human health and prebiotics areingredients which help the growth of these probiotics and are indigestible substances thataffect the improvement of the intestinal environment. In this study, we investigated thatassessment prebiotic effect of Sargassum horneri enzyme-assisted extract on Lactic acidsbacteria and pathogen bacteria. On the growth of Lactic acid bacteria, S. horneri celluclastextract has stimulation effect concentration at 10 mg/ml on L. plantarum and L pentosus.S. horneri termamyl extract has best effect on the growth of L. brevis. In the evaluation ofLactic acid bacteria secondary metabolite production, we measure weight of secondarymetabolite at presence or absence of SHC. Secondary metabolite was obtained from L.plantarum 868.7g, L. pentosus 736.07g, L. brevis 572.0 g. Compared with MRS onlymedia, SHC could enhance secondary metabolite production 1.8 ~ 2.1 fold. These secondary metabolite was used to evaluation of inhibition effect on the growth of pathogenbacteria. Celluclast extract of S. horneri producing secondary metabolite has moreeffective in inhibiting the growth of pathogen bacteria compared with MRS only mediaproducing secondary metabolite. First, secondary metabolite from L. plantarum hasinhibition effect on the growth of S. parauberis 10%, S. iniae 9%, E. tarda 5%,respectively. For secondary metabolite from L. pentosus, it shows inhibition effect on thegrowth of S. parauberis 8%, S. iniae 13%, E. tarda 9%, respectively. In further in vivoexperiment, mixed feed with SHC 5% and LAB 1% improved the growth and mortalityof S. parauberis-infected zebrafish as regulating the expression of inflammatory mediator,iNOS and COX2. According to the results, celluclast extract from S. horneri has prebioticeffect on LAB and improved mortality caused by pathogenic bacteria that occurredfrequently in the aquaculture industry and also, our conclusion from this evidence is thatSHC can be used and applied as a useful prebiotic or feed additives for aquaculture.