과학기술혁신센터 웨웨이펑 2024년 1월 19일
프로바이오틱스는 충분한 양을 투여할 경우 숙주에게 건강상의 이점을 줄 수 있는 엄선된 살아있는 미생물 그룹입니다. 많은 연구자들은 프로바이오틱스와 인간 건강 사이에 밀접한 관계가 있다고 믿습니다. 이들 미생물은 장을 통해 위장작용을 활성화시키거나 입, 질, 피부 등의 다른 부위에 직접 작용하여 숙주의 건강을 조절한다[1]. 현대 생명공학의 지속적인 발전과 국민의 건강의식 제고로 인해 프로바이오틱스 산업은 폭발적인 발전을 이루었습니다. 점점 더 많은 프로바이오틱스 제품이 식이보충제, 유제품, 효소 제제, 기타 미생물학적 제제 형태로 존재하고 있습니다. 속속 나왔어요. 이러한 프로바이오틱스 제품은 식품, 재배, 목축, 의료 산업에서 널리 사용되어 인간의 건강을 개선하는 강력한 도구가 되었습니다.
1. 식품산업에서의 프로바이오틱스 활용
현재, 식품에 사용될 수 있는 일반적인 프로바이오틱 균주로는 비피도박테리움 속에 속하는 비피도박테리움 청소년(Bifidobacterium youthis), 비피도박테리움 브레베(Bifidobacterium breve), 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium bifidum), 비피도박테리움 인판티스(Bifidobacterium infantis), 비피도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum) 등; 락토바실루스 아시도필루스, 락토바실루스 불가리쿠스, 락토바실루스 카세이, 락토바실루스 람노서스, 락토바실루스 퍼멘텀, 락토바실루스 플란타룸, 락토바실루스 루테리, 락토바실루스 케피르, 락토바실루스 사케, 락토바실루스 존소니, 락토바실루스 살리바리우스, 락토바실러스 커브, 락토바실루스 브레비스 등 ; 특정 Streptococcus속에 속함: Streptococcus acidophilus, Streptococcus laxis, Streptococcus faecalis, Streptococcus faecium, Pediococcus pentosaceus, Pediococcus acidilactici 등 박테리아. 또한 특정 종의 Leuconostoc, Propionibacterium, Bacillus 및 일부 Saccharomyces cerevisiae도 일반적으로 프로바이오틱스로 사용될 수 있습니다[3]. 프로바이오틱스 적용성분의 관점에서 볼 때, 단순한 생균제제일 수도 있고, 여러 균주로 구성된 복합제제일 수도 있고, 프로바이오틱스 외에 비피더스 인자와 기타 성분을 함유한 복합제제일 수도 있다. 제형별로 보면 정제, 캡슐제, 과립제, 액제 등이 있습니다. 살아있는 박테리아 제제로서 프로바이오틱스는 좋은 치료제이자 건강 관리 제품으로 사용될 수 있습니다. 다음은 주로 식품에서의 응용을 소개합니다.
1.1 유제품에 프로바이오틱스 적용
유제품은 프로바이오틱스의 가장 큰 적용 분야이고, 요구르트는 유제품 중 프로바이오틱스의 가장 큰 적용 분야입니다. 보고서에 따르면 낙농 분야의 프로바이오틱스 제품 비율은 74.5%에 달하며, 요구르트는 프로바이오틱스 제품의 74.5%를 차지합니다. 74%[4]. 많은 연구자들은 요구르트가 프로바이오틱스를 위한 최고의 식품 운반체이며 발효 식품, 특히 발효 유제품이 건강에 좋은 영향을 미친다고 믿습니다. 따라서 발효균주로서의 프로바이오틱스는 발효 성능과 건강 효과를 결합할 수 있습니다. 요구르트는 소비자에게 잘 알려져 있고 선호되는 일종의 건강식품이 되었으며, 이는 이러한 유형의 제품을 더욱 홍보하고 적용하는 데 도움이 될 것입니다[5]. 최근에는 소비자의 요구를 충족시키기 위해 다양한 종류와 맛의 요구르트가 등장했습니다. 예를 들어, 과일을 함유한 프로바이오틱스 요구르트는 소비자들 사이에서 큰 인기를 끌기 때문에 사람들은 다양한 과일을 첨가하여 저어 과일 요구르트를 만듭니다.[6] 프로바이오틱스의 생존율을 높이고 요구르트의 맛을 풍부하게 하며 효능을 향상시키기 위해 연구자들은 또한 연구했습니다. "Yakult", "Actimel", "Kefir"와 같은 제품을 발견했습니다.
요구르트 외에도 유제품에 프로바이오틱스를 적용하는 경우에는 발효 액상 우유, 순수 우유(프로바이오틱스가 첨가되었으나 발효되지 않은 우유), 우유 음료, 분유, 치즈, 유아용 우유 및 거의 모든 유제품이 포함됩니다.
1.2 기능성식품에 프로바이오틱스 활용
사람들의 생활수준이 지속적으로 향상됨에 따라 어떻게 건강과 웰니스를 추구할 것인가가 사람들의 일상생활에서 점점 더 화두가 되고 있으며, 프로바이오틱스의 독특한 건강관리 기능으로 인해 기능성식품으로서의 프로바이오틱스에 대한 연구도 점점 더 주목받고 있습니다. 다양한 기능성 발효 과일 및 채소 음료, 사탕 제품, 아이스크림 디저트 등과 같이 인간의 건강을 증진하고 조절하기 위해 다양한 프로바이오틱스가 첨가된 다양한 발효 음료를 시중에서 찾는 것은 어렵지 않습니다. 콤부차 음료를 예로 들어 보겠습니다. . 콤부차 음료에는 비타민C, 비타민B 등의 영양소가 풍부하고 인체에 유익한 3종 이상의 미생물이 함유되어 있어 인체의 생리기능을 조절하고 신진대사를 촉진하며 소화를 돕고 동맥질환을 예방하는 효과가 있습니다. . 항경화증, 항암, 건강 보존 특성이 있습니다. 이는 전 세계적으로 인기 있는 건강 보존 음료가 되고 있습니다[4]. 하나 또는 여러 개의 프로바이오틱스 균주를 단독으로 사용하거나 다른 효모, 아세트산균 등을 혼합하여 사용하여 제품의 향미, 물성, 생산성능을 향상시키는 등 일련의 기능성 식품첨가물이 개발되어 시판되고 있다. 일부 제품으로는 Lactobacillus bulgaricus 및 Streptococcus thermophilus(특징적인 향은 주로 아세트알데히드임), Streptococcus lactis butanedione, Acetobacter aceti, Leuconostoc mesenteroides 및 Streptococcus case(옥살릴 생성, 젖산, 아세트산과 같은 향미 물질, 및 디아세틸)은 제품에 향을 부여하고, 제품의 향미를 향상시키며, 제품에 향료 및 향료 첨가를 줄여 제품을 더욱 자연스럽고 소비자에게 쉽게 받아들일 수 있기 때문이다[7].
1.3 식이보충제에 프로바이오틱스 적용
식이 보충제로서의 프로바이오틱스는 일반적으로 적절한 방법으로 만들어진 살아있는 박테리아를 포함하는 분말, 정제 또는 캡슐인 소위 프로바이오틱 제제로 만들어집니다[4]. 식품의 일종으로 장내 미생물을 개선할 수 있다. 이는 숙주에 영향을 미치는 균형 있고 효과적인 활성 미생물 제제입니다. 복용 후 장을 조절하고 위장병을 예방 및 치료할 수 있습니다. 연구자들은 일반적으로 특정 그룹의 사람들을 위해 이러한 건강 보조 식품을 개발합니다. 예를 들어, 어린이를 위한 제품에는 "엄마 사랑", "프렌치 바이오바이오틱스", "한첸스", "온리 유투오" 등이 있습니다. 항생제를 사용한 적이 있는 사람. 장내 박테리아 수가 줄어들게 됩니다. 유산균과 비피도박테리아가 함유된 일일 보충제 요구르트 또는 기타 프로바이오틱스 함유 식품은 건강한 위장 시스템의 회복을 가속화할 수 있습니다[8].
어린이용 제품 외에도 중장년층, 여성, 직장인, 당뇨병 환자에게 적합한 제품도 시중에 나와 있습니다. 이들 모두는 장내 프로바이오틱스를 보충하고 장내 미생물의 균형과 유지를 돕는 것을 목표로 합니다[8-9].
1.4 발효육제품에 프로바이오틱스 적용
현재 국내외에서 프로바이오틱스를 활용한 발효육제품에 대한 연구는 주로 발효소시지 생산에 초점을 맞추고 있다. 20세기 초 이미 발효된 제품의 작은 조각을 발효 스타터로 첨가하거나 제품의 발효를 촉진하고 원료에 존재하는 일부 물질을 첨가하여 발효 소시지의 생산이 이루어졌습니다. 그러나 생고기의 미생물군에 존재하는 유산균과 잡균의 경쟁에 의존하는 이러한 자연 발효 과정은 신뢰성이 낮고 통제할 수 없는 등 불확실한 요소가 많습니다. 1940년이 되어서야 Jensen과 Psddock이 발효 소시지에 유산균을 적용하는 방법을 처음으로 기술하고 특허를 얻었습니다. 이는 발효 소시지를 생산하기 위해 순수하게 배양된 미생물 종균 배양의 사용을 개척한 것입니다[10]. 1996년 누르미(Nurmi)는 자신의 연구에서 유산균과 카탈라아제 양성 구균의 혼합물이 단일 박테리아 종을 단독으로 접종하는 것보다 더 나은 제품을 생산할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 그 이후로 혼합 균주 발효 육류 제품의 연구 및 적용이 급속히 발전했습니다[11].
최근 육류제품의 발효에 사용되는 프로바이오틱스는 주로 유산균이다. 발효제는 다양한 유산균과 미구균, 포도상구균, 효모 등의 기타 미생물을 혼합하여 만들어집니다. 이러한 발효제는 육류 제품의 발효 및 발효에 사용됩니다. 성숙 과정에서 각각은 고유한 역할을 수행합니다. 한편, 접종된 미생물에 의해 생산된 프로테아제는 육류의 단백질을 인체가 소화하고 흡수하기 쉬운 펩타이드와 아미노산으로 분해할 수 있습니다. 생성된 리파제는 지방을 짧은 사슬로 분해할 수 있습니다. 휘발성 지방산과 에스테르는 제품에 독특한 향을 부여합니다. 반면에 미생물을 접종하면 육류에서 부패 미생물의 성장을 억제하고 제품의 유통기한을 연장할 수 있습니다. 따라서 육류 제품의 발효는 소화 흡수율과 영양가를 크게 향상시켜 제품에 독특한 풍미를 부여할 뿐만 아니라 제품의 안전성과 유통 기한을 늘릴 수 있습니다. 현재 시장에서 발효 소시지의 인기가 점점 더 널리 퍼지고 있습니다. 이는 육류발효제품 중 가장 크고 대표적인 형태로 자리 잡았으며, 향후 육류제품 개발의 주요 방향이다.
2. 의료에서의 프로바이오틱스 활용
지난 30년간 프로바이오틱스의 분포, 영양, 분류, 특성에 관한 연구는 많은 발전을 이루었습니다. 프로바이오틱스는 항종양 및 면역 기능을 강화하는 데 중요한 역할을 합니다. 또한 여러 무작위 메타 분석 연구와 통제된 임상 시험을 통해 프로바이오틱스가 많은 인간 질병 치료에 유익한 역할을 할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다.
2.1 프로바이오틱스의 생리적 기능
2.1.1 장내 개선에 있어 프로바이오틱스의 역할
프로바이오틱스는 위산과 장내 소화액에 저항성이 있어 살아서 사람의 장에 들어갈 수 있습니다. 이들의 성장과 다양한 대사작용을 통해 장내세균군의 정상화를 촉진하고, 장내 부패물질의 생성을 억제하여 정상적인 장기능을 유지시켜 줍니다. 프로바이오틱스와 프로바이오틱스가 함유된 요구르트는 다양한 소화관 질환을 치료하고 예방하는 데 사용할 수 있습니다. 영유아의 바이러스성, 세균성 급성 장염 및 이질, 항생제 사용으로 인한 장염 및 이질, 여행 중 이질, 중노년층의 변비에 대한 치료 및 예방 효과가 있습니다.
연구진은 미숙아 80례를 무작위로 두 그룹으로 나누어 40례는 인공 수유 후 경구 프로바이오틱스를 투여했고, 나머지 40례는 대조군으로 프로바이오틱스를 추가하지 않고 일상적인 진단과 치료에 따라 인공 수유를 실시했다. 두 그룹의 미숙아에서 체중증가와 구토, 위정체, 복부팽만 등의 발생이 관찰되었다. 가스트린과 모틸린은 수유 전과 수유 후 매주 측정되었습니다. 결과는 프로바이오틱스를 복용하면 수유 중 미숙아의 구토, 위 정체, 복부 팽만 발생을 줄일 수 있음을 보여줍니다. 3주 사용 후 체중 증가와 가스트린, 모틸린 분비를 촉진할 수 있으며 미숙아의 위장 운동성에 영향을 줍니다. 상당한 홍보 효과 [12].
2.1.2 프로바이오틱스의 혈압 강하 효과
일부 프로바이오틱스는 카세인을 특이적으로 분해하여 혈압을 상승시키는 효소(ACE)를 억제하는 활성을 갖는 두 개의 폴리펩티드(VPP 및 LPP)를 생성할 수 있습니다. 이 두 가지 생리 활성 폴리펩티드를 함유한 요구르트를 정기적으로 섭취하면 고혈압을 예방할 수 있습니다. 핀란드 회사인 Valio는 유럽 시장에 최초의 혈압 강하 프로바이오틱 유제품인 Evolus를 출시했습니다. 락토바실러스 헬베티쿠스(Lactobacillus helveticus)의 특수균주를 발효시킨 요구르트 제품입니다. 엄격한 과학적 공정관리를 거쳐 고함량의 혈압강하 펩타이드를 함유하고 있습니다. , 이로써 혈압을 낮추게 됩니다. 많은 동물실험과 임상연구를 통해 에볼루스의 혈압강하 효과가 다른 대조제품에 비해 월등히 우수한 것으로 확인되었습니다. 고혈압 환자가 매일 적당량의 에볼루스 제품을 섭취하면 5~7주 후에 수축기 혈압과 확장기 혈압이 크게 감소하는 것을 볼 수 있습니다.
2.1.3 혈중 지질 대사 개선에 있어서 프로바이오틱스의 역할
프로바이오틱스는 음식에 포함된 콜레스테롤을 흡수하고 음식에 포함된 콜레스테롤의 체내 배설을 촉진할 수 있습니다. 프로바이오틱스는 또한 장에서 담즙산을 흡착할 수 있습니다. 박테리아가 체내에서 담즙산을 배출함에 따라 장내 담즙산의 감소는 간에서 콜레스테롤의 담즙산으로의 전환을 강화시켜 궁극적으로 혈청 내 콜레스테롤 함량을 감소시킬 수 있습니다[13].
2.1.4 설사 예방에 있어서 프로바이오틱스의 역할
장의 미세생태계는 신체에서 가장 크고 가장 중요한 미세생태계입니다. 건강한 사람의 장에는 1014종의 세균이 서식하고 있으며, 그 중 다수의 장내 세균이 주로 대장과 소장 원위부에 살고 있습니다. 감염, 항생제 사용 또는 면역력 저하와 같은 병리학적 상태에서는 정상적인 장내 미생물 시스템의 불균형이 발생하여 임상적으로 감염성 설사 또는 기타 질병으로 나타날 수 있습니다. 절대혐기성 세균(주로 비피도박테리움과 락토바실러스)은 점막 상피 표면의 특정 수용체와 결합하여 세균막 구조와 상당히 균일한 구성의 생물학적 장벽을 형성하며, 이는 장내 식민지를 구성하고 통과하는 세균에 효과적으로 저항할 수 있습니다. 신체 침입 [14].
2.1.5 소화 촉진에 있어서 프로바이오틱스의 역할
인간의 건강과 영양 측면에서 프로바이오틱스는 다양한 비타민을 합성하고 단백질, 칼슘, 철, 비타민 D 및 기타 물질의 신체 흡수를 촉진하며 소화를 돕고 식욕을 증가시키는 기능을 가지고 있습니다. 유산균은 우유의 유당을 분해하여 젖산을 형성하여 장을 더욱 산성으로 만들고 중성 또는 알칼리성 환경에서 성장하고 번식하는 부패성 세균을 억제합니다. 또한 인체에 필요한 엽산, 비타민E 등의 영양소를 합성할 수 있습니다. 단백질과 비타민 A가 풍부해 노인과 허약자에게 매우 유익합니다.
2.2 프로바이오틱스를 이용한 질병 치료
2.2.1 항생제 유발 설사
항생제는 병원성 세균의 증식을 억제할 뿐만 아니라 비병원성 세균의 증식도 억제합니다. 인체의 정상균총의 불균형은 식욕부진, 메스꺼움과 구토, 현기증 등을 유발할 수 있으며, 심한 경우에는 또 다른 감염병으로 이어질 수도 있습니다. 활성 비피도박테리움 롱검은 위장관 세균총의 불균형을 재조정할 수 있습니다.
2.2.2 간경변증의 치료
인간의 장내 세균은 유익한 박테리아와 유해한 박테리아의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 전자에는 비박테리아, 유산균 등이 포함되고, 후자에는 부패성 세균 등이 포함됩니다. 정상적인 신체에서는 이 둘이 균형을 유지하며 장의 정상적인 생리 기능을 유지합니다. 프로바이오틱스는 장내 세균총을 크게 조절할 수 있습니다. 암모니아 생성균을 억제해 암모니아를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 세균 전이를 방지해 혈액 암모니아를 효과적으로 감소시켜 간경변증 환자의 증상을 개선할 수 있다. 연구진은 치료 그룹의 환자 38명에게 Clostridium butyricum과 Bifidobacterium이 결합된 생 항생제 분말 2팩을 하루 3회 경구 투여했습니다. 대조군의 30명의 환자에게는 정기적인 간 보호 및 항섬유증 치료가 제공되었습니다. 관찰 기간 동안 두 그룹의 환자는 특별한 식이 요법을 받지 않았습니다. 치료 1개월 후 혈중 암모니아 수치와 디지털 연결성 테스트(NCT)를 측정했습니다. 결과: 치료군의 혈액 암모니아는 치료 후 유의미한 차이로 크게 감소했습니다. NCT는 상태도 크게 개선할 수 있으며, 두 그룹의 환자 간에는 상당한 차이가 있습니다. 결과는 프로바이오틱스 제제가 간경변 및 고암모니아혈증 치료에 효과적이고 편리하며 안전하다는 것을 보여줍니다[15].
2.2.3 궤양성 대장염의 치료
궤양성 대장염(UC)은 결장과 직장의 점막 또는 점막하층에 국한된 광범위한 염증 반응입니다. 임상 연구에 따르면 궤양성 대장염 환자는 세균 불균형이 있으며 장내 세균총이 발병에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다. 장내세균 불균형을 조절하는 조치는 UC 치료를 위한 새로운 전략입니다.
허진송(He Jinsong) 등은 72명의 궤양성 대장염 환자를 무작위로 연구군 45명과 대조군 27명으로 나누었다. 연구 그룹에는 52-아미노살리실산 + 프로바이오틱스를 투여했고, 대조군에는 52-아미노살리실산을 투여했습니다. 두 그룹의 치료 전후 효능과 내독소 수준을 비교했습니다. 결과: 두 그룹 모두 내독소 수준이 크게 감소했습니다. 연구군의 총 유효율은 대조군 74.1%에 비해 93.3% 높았다. 두 그룹 간의 차이는 통계적으로 유의미했습니다(P<0.05). It shows that probiotics can effectively treat ulcerative colitis and reduce endotoxin levels in patients.
2.2.4 변비의 치료
장내 환경의 복합적인 영향으로 프로바이오틱스에 의해 생성된 젖산, 아세트산과 같은 산성 물질은 장을 자극하여 많은 양의 장액을 분비하고, 대변을 부드럽게 하며, 대변 배설을 촉진할 수 있습니다[17]. 다양한 프로바이오틱스 제제가 인체의 하위 건강 상태를 조정하고 개선하기 위해 널리 사용되어 왔지만, 이들의 예방 및 건강 관리 효과가 명백해지기 위해서는 장기간의 사용이 필요한 경우가 많습니다. 우리나라에서는 2007년부터 식품에 프리바이오틱스인 올리고당을 첨가하는 공공영양개선사업을 공식적으로 시작하여 전신의 영양건강에 도움이 될 뿐만 아니라 변비를 예방하고 치료하는 프로바이오틱스 제제의 사용을 옹호하였습니다.