정책브리핑 // "김치 유산균, 기능성 식품원료로 재탄생" // 농식품부 한국식품연구원 대사영양연구본부 장내미생물연구단(신희순박사)

[수봉]

"김치 유산균, 기능성 식품원료로 재탄생"

• 일시 및 장소 : 2017-07-04 11:20, 농식품부
• 발    표    자 :   한국식품연구원 대사영양연구본부 장내미생물연구단(신희순박사)
• 엠    바    고 :   2017년 7월 5일, 조간이후 배포

 안녕하세요? 한국식품연구원의 신희순입니다. 

   오늘 이 자리에서 소개할 내용은 '나노형 김치 유산균 nF1, 기능성 식품 신소재로 재탄생'이라는 주제입니다. 

   먼저, 발표순서는 연구배경을 시작으로 관련 건강기능식품 시장, 연구개발 경위, 그리고 nF1의 개발 및 효능, nF1의 활용 및 기대효과 순서대로 진행하도록 하겠습니다. 

   먼저, 이 포스터는 누구나 한 번쯤은 인터넷에서 보셨던 유명한 광고 포스터로 고령사회를 대비하자는 목적으로 제작된 포스터입니다. 

   이처럼 현재 우리나라는 고령화사회에 진입해 있으며, 2018년도에는 고령사회로의 진입, 2026년에는 초고령사회로 진입한다고 예상되고 있습니다. 

   미국의 한 통계자료를 살펴보면, 2050년에는 65세 이상의 인구가 전 인구의 34.9%를 차지하여 전 세계 2위의 고령국가가 되는 것을 예상하고 있습니다. 

   초고령사회로 진입하였을 때 약이 될 수 있는 문제점으로는 건강문제, 사회문제, 그리고 경제문제, 그리고 인구문제 등 다양한 문제점이 발생할 수 있습니다. 

   그중 건강문제는 가장 심각해질 수 있는 문제로서, 현재에도 노인의 90.4%가 1개 이상의 복합만성질환을 앓고 있고 계속적으로 증가하고 있습니다. 

   특히 노인 감염질환의 증가는 50세를 기점으로 급속하게 나타나고, 이는 면역력 저하와 깊은 관계가 있다고 알려져 있습니다. 

   이처럼 면역의 중요성에 대해서는 잘 인지하고 계실 것이라고 생각하지만 간단히 면역에 대해서 설명을 하자면, 면역은 외부의 이물질, 즉 병원체가 침투하였을 때 이를 인식하여 공격하고 인체를 방어하는 기전으로서 이러한 결투를 통해서 쌓은 경험이나 지식 등을 통해서 인체의 방어전선을 구축하는 것을 면역시스템, 즉 면역력 강화라고 할 수 있겠습니다. 

   인체의 면역기관로서는 면역세포를 만드는 1차 면역기관과 역할을 수행할 수 있는 2차 면역기관으로 나눌 수 있으며, 특히 장관은 림파구의 70%가 존재하고 항체의 70% 이상을 생산하기 때문에 어느 면역기관보다도 중요한 면역기관이라고 할 수 있겠습니다. 

   이러한 이유로 최근 장관면역의 중요성은 커지고 있으며, 최근 Gut-brain이라든지 Gut-liver 같은 Gut-organ axis가 주창되고 있습니다. 즉 이 말은 장관의 조절이 모든 장기를 조절하고 기능적으로 움직일 수 있게 되는 것을 의미합니다. 

   이처럼 면역반응의 중추역할을 하는 장관은 인체의 장기 중에 내부에 위치하면서 외부와 직접적으로 접할 수 있는 특수한 기관으로 생체방어의 최전선이라고 할 수 있겠습니다. 

   특히 입을 통해서 섭취되는 식품 등과 같은 인자들은 직접적으로 장관과 접할 수 있기 때문에 장관면역에 있어서도 가장 중요한 인자라고 할 수 있겠습니다. 

   이러한 이유로 식품으로 장관면역을 조절하여 인체의 면역기능을 강화시키는 식품, 즉 홍삼이나 알로에 같은 것들이 면역력 강화 건강식품으로 개발되고 있는 것입니다. 

   이러한 면역력 강화 건강기능식품의 요구는 계속적으로 증가하고 있고, 이는 2003년도에 유행한 사스라든지 2009년의 신종인플루엔자, 그리고 2015년의 메르스, 2016년의 지카바이러스, 최근에는 미세먼지 등으로 국민건강의 위협을 받고 있기 때문입니다. 

   이러한 영향으로 면역력 강화를 시킬 수 있는 건강기능식품을 비롯해 다양한 면역력 관련 상품들의 판매율이 증가하는 것도 사실입니다. 

   현재 세계 건강기능식품의 규모는 2015년 131조 원으로 매년 7.3% 성장하고 있으며, 2020년도에는 187조 원으로 상승할 것을 예상하고 있습니다. 

   또한, 국내의 경우에 2015년 약 2.4조 원으로 또한 매년 7.4% 성장하고 있고, 최근에는 11.8%의 급격한 성장률을 보여주고 있습니다. 

   국내의 건기식 시장을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 2011년 대비 2015년을 비교하였을 때 홍삼의 비중이 낮아지고 개별인정형 제품들이 증가하고 있습니다. 

   그럼에도 불구하고 홍삼은 건강기능식품에서 독보적인 판매율을 장악하고 있고, 홍삼의 대표 기능성으로는 면역력 증진입니다. 

   또한, 증가된 개별인정형 건기식을 살펴보면 당귀혼합추출물의 비중이 크게 증가하였으며... 증가하였는데, 이는 면역력 관련 강화 기능성 원료입니다. 

   이는 2015년 발생한 메르스의 영향으로 현재까지도 면역력 관련 제품이 가장 중요한 키워드로 뽑히고 있음을 보여주고 있습니다. 

   또한, 최근에 한국건강기능식품협회에서 실시한 수요 분야에 대한 설문조사에서 '면역력 증진'이 가장 높은 비중을 차지하였으며, 앞으로도 주목받을 건강기능식품에 대해서는 '면역력 증진 기능성'을 뽑고 있습니다. 이는 면역기능 개선 제품이 건강기능식품 시장을 견인한다 해도 과언이 아닐 듯싶습니다. 

   이러한 니즈에 맞춰서 저희 한국식품연구원에서니까 ㈜바이오제닉스코리아와 공동연구를 통해서 'nF1'이라는 김치유래 초미립자 열처리 유산균을 개발하고 기능성을 밝혔습니다. 

   초미립자 열처리 유산균 nF1은 우리나라 고유의 전통발효식품인 김치에서 발굴하여 식경험이 풍부한 안전한 유산균으로서 이는 Lactobacillus plantarum입니다. 

   이는 바이오제닉스코리아의 특허기술인 가열처리 및 나노화 공정을 통해서 흡수율이 탁월한 초미세입자 nF1으로 개발되게 되었습니다. 

   nF1은 프로바이오틱스로 불리는 일반 유산균, 즉 생균과는 달리 나노화 공정, 열처리 공정을 거쳐 개발된 사이즈가 작은 열처리 유산균, 즉 사균체라고 할 수 있겠습니다. 

   즉 마이크로 크기의 일반 유산균과는 달리 나노화한 유산균이기 때문에 일반 유산균이 통과하기 어려운 장관 M세포를 수월하게 통과하여 면역집적기관인 파이엘판(Peyer’s Patch)에 존재하는 면역세포와 직접적으로 영향을 미쳐 면역증진 활성을 유도할 수 있습니다. 

   즉 nF1이 직접적으로 장관면역세포와 반응할 수 있는 기회가 많아졌다는 것을 의미하며, 이와 비례하여 더 효과적인 면역반응을 나타낼 수 있다는 것이 nF1의 첫 번째 특징이라고 할 수 있겠습니다. 

   우선 면역증진을 나타낼 수 있는 면역세포의 기전을 간단하게 살펴보면, 면역력 증진시킬 수 있는 물질이 들어오게 되었을 때 면역세포 중 가장 먼저 반응할 수 있는 대식세포나 수지상세포들이 TNF-α를 생산하여 자체적으로 활성화되며, 또한 그 주변의 다른 대식세포나 면역세포들을 활성화시키게 됩니다. 

   이러한 세포들은, 이러한 활성화된 세포들은 IL-12라는 사이토카인(cytokine)을 생산하는데, 이 IL-12는 면역력의 가장 중요한 key factor인 자연살해세포를 활성화시키고, T세포로부터 인터페론(interferon)을 생산하게 함으로써 감염에 대한 면역력을 증강시킬 수 있고, 주변의 T세포나 B세포를 활성화시킴으로써 면역력을 극대화할 수 있습니다.

   즉, 면역세포로부터 생산된 TNF-α, IL-12, 인터페론은 면역증진을 살펴볼 수 있는 중요한 인자라고 할 수 있겠습니다.

   이에 저희 한국식품연구원에서는 발브씨(Balb/c) 마우스로부터 비장을 분리하여 splenocyte를 배양하고 nF1의 농도에 의한 면역증진 활성효능평가를 진행하였습니다.

   그 결과, nF1의 처리는 면역증진 지표인자인 IL-12, 인터페론-γ, TNF-α를 농도 의존적으로 증량시킨다는 것을 확인할 수가 있었으며, 강력한 면역증진 활성을 갖는다는 것을 확인할 수가 있었습니다.

   또한, 이러한 nF1의 증진 활성은 동물실험을 통해서도 증명이 되었습니다.

   면역억제제로 사용되는 사이클로포스파마이드(cyclophosphamide)로 유도한 면역억제 마우스 모델에서 2주간 nF1을 경구 투여하였을 때 혈청에서 감소되었던 Total IgG 항체가 유의적으로 증가한다는 것을 확인할 수가 있었습니다.

   또한, 면역기관에서 사이클로포스파마이드에 의해 감소되었던 IL-12나 TNF-α 등이 nF1에 의해서 회복된다는 것도 확인할 수 있었습니다.

   이는 앞서 설명한 대식세포나 수지상세포의 전구체인 모노사이트(monocyte)의 세포를 증가시키고 활성화시켜서 유래된다는 것을 확인할 수가 있었습니다.

   다음으로 nF1의 두 번째 특징으로서는 열처리 공정을 통해서 사균화시켰기 때문에 일반 프로바이오틱스의 치명적인 단점이었던 열에 의한 불안정성 및 저장 안정성을 극복하고, 추가적으로 적용되는 가공처리의 안정성이 높다는 것입니다.

   그렇기 때문에 면역력 증진 활성뿐만 아니라 다른 다양한 식품에 첨가되어 가공처리를 거쳐도 nF1의 기능성에 대해서는 문제가 없다는 것을 확인할 수가 있었습니다.

   이를 증명하기 위해서 우리 한국식품연구원에서는 죽, 소스, 커피, 그리고 음료엑기스, 분유 등의 다양한 식품에 nF1이 첨가되었을 때 nF1의 고유기능인 면역력 증진 활성을 나타내는지의 평가를 수행하였습니다.

   그 결과, 다양한 식품 안에서도 nF1의 면역력 증진 활성은 눈에 띄게 증진된다는 것을 확인할 수가 있었습니다.

   이러한 nF1의 개발은 현재 산학연의 공동연구를 통해서 계속적으로 진행되고 있으며, 저희 한국식품연구원에서는 nF1의 진원분석 및 개별인정형 획득을 위한 정성 및 정량시험법 분석, 그리고 nF1의 면역증진 효능평가, 면역증진 기능연구, 피부주름 개선 및 보습 효능, 그리고 생산업체인 바이오제닉스코리아에서는 유산균의 분리 및 가열처리 및 나노화 공정, 원료 및 제품 생산 및 판매를 담당하고 있습니다.

   그밖에 다른 학교에서는 nF1의 비만개선 효능이라든지 항바이러스 효능, 그리고 대장염 및 대장암 개선 효능평가에 대해서도 계속적으로 진행하고 있습니다.

   추가적으로 nF1의 면역력 증진 기능성 이외에 저희 한국식품연구원에서는 nF1의 새로운 기능성으로서 피부주름 개선 및 보습 효능에 대한 기능성을 밝히게 되었습니다.

   헤어리스(hairless) 마우스에서 UVB로 12주간 피부손상을 유도하고 nF1의 도포가 미치는 영향을 평가한 결과, nF1의 도포는 UVB에 의해 형성된 피부주름을 개선하고 수분 손실을 방지함으로써 보습효과가 있다는 것을 증명하게 되었습니다.

   현재 nF1의 피부기능 개선 기전에 대해서는 계속적으로 연구를 진행하고 있으며, 이는 nF1이 식품 및 건강기능식품뿐만 아니라 기능성화장품 원료로써 활용 가능성을 보여주고 있습니다.

   이처럼 nF1은 건강기능식품뿐만 아니라 다양한 식품류, 그리고 음료, 제약, 사료, 비료, 추가적으로 화장품 원료로써 활용 가능한 우수한 기능성 신소재로 탄생될 것이라고 생각되어집니다.

   한 가지 비슷한 사례로 일본의 건강기능식품을 들 수 있으며, 최근 일본에서는 프로바이오틱스 대신에 열처리 유산균, 즉 사균체를 다양하게 활용하고 있고, 이러한 기능성 사균체는 물이나 음료, 요리용, 그리고 커피, 사료 등의 기능성 원료로 다양하게 적용되고 있습니다.

   본 발표에서 소개한 나노형 열처리 유산균 nF1도 현재 건강기능식품의 형태, 그리고 음료에 첨가, 다양한 식품에 첨가 등으로 적용·활용되고 있으며, 추가적으로 다양한 식품에 nF1이 첨가된 시제품들을 계속해서 생산 및 개발하고 있습니다.

   마지막으로 nF1에 대해서 간단히 정리하자면, 전통발효식품인 김치로부터 발굴된 나노형 열처리유산균 nF1은 면역력, 취약계층의 면역력을 강화시킬 수 있고, 감염병에 대응하여 감염질병으로부터 위험성을 감소시킴으로써 국민면역건강에 기여할 수 있을 것이라고 사료되어집니다.

   또한, 현재 프로바이오틱스와 차별화되는 신규소재로서 nF1은 사균기능성식품 시장을 개척하고 활성화할 수 있을 것이며, 이는 그 자체로의 건강기능식품 개발뿐만 아니라 다양한 식품에 첨가됨으로써 일반식품에 기능성을 부여할 수 있는 신개념의 소재라고 할 수 있겠습니다. 

   또한 계속되는 nF1의 기능성 연구는 면역력 강화 및 피부기능 개선 이외에도 다양한 기능성을 밝혀 화장품, 의약, 비료, 사료 등의 다양한 분야에 적용되어 새로운 산업의 창출 및 이익을 기대할 수 있을 것이라고 생각되어집니다. 

   이상으로 발표를 마치겠습니다. 감사합니다. 


[질문 답변]
※마이크 미사용으로 확인되지 않는 내용은 별표(***)로 처리했으니 양해 바랍니다. 

<질문> 나눠주신 PPT 자료 7페이지 보면, ‘면역력 증진 효능 1’이라는 표 있잖아요? 그래프. 그래프 좀 설명을... 그러니까 이게 기존에 있던, ‘기존의 식품이 기본적으로 갖고 있던 면역력 증진효과가 몇 배 정도 늘었다.’ 이런 식으로 표현이 가능한 건가요? 

<답변> 구체적으로 어떤 대상과 비교하지는 않아서 어떤 것들이 더 좋다는 말은 해드릴 수는 없지만, 저희가 이 nF1이라는 균주가 김치에서 분리한 ‘Lactobacillus plantarum’입니다. 그래서 이 Lactobacillus plantarum, 이 생균과 이 nF1과, 사균화시킨 nF1과 비교하였을 때는 탁월하게 생균보다는 이 사균체가 면역 증진효과가 훨씬 좋다는 것은 확인하였습니다. 

<질문> ***

<답변> 네, 맞습니다. 현재 우리나라에서는 프로바이오틱스라면 일반적으로 생균, 살아 있는 균을 얘기를 하고요. 저희가 개발한 이 nF1이라는 것은 우선적으로 사균체, 그러니까 살아 있지 않고 우선은 어떤 가공처리를 통해, 열처리를 통해서 죽어 있는 균을 의미를 합니다. 

   그런데 사균에 대해서 ‘과연 살아 있지 않고 죽어 있는데, 과연 이런 것들이 효능을 가질까?’에 대해서 의문도 있을 텐데요. 

   1985년에 일본에서부터 사균에 대한 연구가 굉장히 많이 일어났고요. 거기서 사균 자체에서도 면역증진 활성이 있다는 것은 계속적으로 연구가 되어서 지금 전 세계적으로 사균이 면역증진 활성이 있다는 것은 인정이 되고 있는 상황입니다. 

   그래서 어쨌든 현재 개발되고 있는 뭐 프로바이오틱스, 이 생균제제와 이 nF1이 다르다는 두 가지 특징은 우선 사이즈가 굉장히 나노화 타입으로 작아졌기 때문에 흡수율이 굉장히 좋아서, 만일 일반적으로 프로바이오틱스와 동일한 면역효과가 있다고 하더라도 흡수율이 굉장히 증가하였기 때문에 면역 증진효과도 굉장히 증가할 수 있다는 장점 하나와요.

   그리고 이게 사균체이기 때문에 어떤... 그러니까 프로바이오틱스는 항상 4℃에 보관을 해야 되고, 어떤 저장 안정성이나 어떤 식품에 뭔가를 첨가했을 때 열처리라거나 가공처리를 했을 때 다 죽기 마련이거든요. 

   그런 불안정성이 프로바이오틱스의 단점이라고 알려져 있는데 그런 것들을 다 보완할 수 있게 만들었, 그 열처리로 만들었기 때문에 우선 어떤 식품에 첨가돼서 어떤 가공처리를 받아도 이 nF1이라는 소재는 굉장히 안전한 소재, 안정한 소재입니다. 

<질문> ***

<답변> 가격대는 기업 쪽에서 정하는 거라서 구체적으로 말씀드릴 수는 없지만, 제가 생각했을 때는 가격적인 면은 비슷해질 수 있는데요. 그 양적으로 측정을 해봤을 때는 굉장히 많은... 그러니까 동일 가격을 비교했을 때는 그 일반적으로 판매되는 프로바이오틱스보다 굉장히 많은 양의 프로바이오틱스 먹을 수 있는 그런 양으로 알고 있습니다. 

<질문> ***

<답변> 우선적으로 저희가 그것에 대해서는 확실하게 말씀드리기는 어렵고요. 그것에 대해서는 우선 면역체계에 대해서, 분명히 면역체계가 불균형화 되었기 때문에 어떤 그런 포진이라든지 이런 것들이 생성된다고 생각을 하거든요. 

   그런데 그 포진의 발병원인도 알레르기성에 있을 수도 있겠고, 어떤 다른 염증성 인자라든지 감염에 의해서도 발생될 수가 있는데, 우선적으로 저희는 ‘Th1’ 쪽이라는, ‘면역증진’ 쪽으로 포커싱을 맞춰서 비교한 것이기 때문에 만약 그러한 연구를 진행하기 위해서는 이제 면역체계의 밸런스까지 살펴보아야지 거기에 대해서 효과가 있다는 것을 말씀드릴 수 있을 것 같습니다. 

<질문> 이게 보통 ‘유산균이 장까지 살아서 간다.’ 이런 광고 같은 게 잘못 알려진 사실인지, 그게 일단 첫 번째로 궁금하고요. 

   그리고 두 번째로 나눠주신 자료 중에 PPT 자료 말고 그냥 일반 보도자료 중에 여기 5페이지에 보면, 그래프가 죽과 소스와 커피, 엑기스, 분유 여기에 타서 했을 때... 여기에 이렇게 비교가 돼 있잖아요? 이 그래프가 의미하는 바가 뭔지를 좀 구체적으로 설명을 좀 해 주세요.

<답변> 네. 우선 첫 번째로 유산균이 장까지 살아간다는 것에 대해서는 확실하게 답변은 못 드리는데요. 어쨌든 지금 캡슐이라든지 장에서... 캡슐화해서 장에서 깨질 수 있는 그런 캡슐들도 많이, 코팅제제들도 많이 나오고 했을 때 우선 위를 거치고 소화기를 거치면서 ‘살아 있는 균이 장까지 도달하기는 어렵다.’는 이론은 맞는 것 같습니다. 

   그래서 그런 캡슐 기술이 나오고 있는 건데, 몇 퍼센티지까지 이게 정확하게 도달이 될 것인지, 아니면 걔네들도 유산균들이 장에 얼마나 정착할 수 있을지, 아니면 바로 배설돼서 어느 정도 효과를 못 볼지에 대해서는 솔직히 저도 좀 의문인 사항이고요. 

<질문> 그러니까 굳이 균이 살아 있지 않더라도, 사균체여도 면역효과라든가 이런 거, 건강기능성식품으로서의 효능을 내는 데에는 문제가 없다, 뭐 이런...  

<답변> 네, 문제가 없습니다. 

<질문> 그런데 그런 식으로 광고를 했던 거는 뭐 그냥... 그런 식으로 광고를 했던 건 특별한 과학적 근거는 없는 건가요? 

<답변> 그런데 일반적으로 장까지 살아서 간다는 개념은 장에 정착성이... 정착한다는 개념도 약간 포함하고 있는 거거든요. 그런데 그런 거는 또 다른 개념이라고 생각을 합니다. 

   그리고 두 번째 질문으로 이 그래프에 대해서 설명을 드리면, 일반적으로 면역 증진효과나 어떤 물질에 대해서 면역효과를 보기 위해서는 아까 말씀, 보여드렸던 이러한 식으로 면역 증진효과에 대해서 증명을 하는 경우가 많습니다. 

   다른 이펙트 같은 것들 다 제외시키고 이 원료에 대해서만 면역 증진효과가 있느냐를 보는데, 저희는 실질적으로 상용화시키기 위해서 실제로 이게 자체적으로 프로바이오틱스를 개발했다면 앞에 있는 데이터가 활용이 될 것이고, 만약에 이게 진짜 식품첨가물이나 어떤 원료로써 식품에 들어갔을 때 어떤 가공처리나 어떤 걸 거쳤을 때 이게 기능성을 잃어버린다면 굳이 넣어도 의미가 없다고 생각이 되어집니다. 

   그래서 어떤 가공식품이나 이런 데 첨가되었을 때 과연 어떤 시너지 한 게 아니고 어떤 그런 기능성을... 뭐 기능성들이 파괴되거나 이런 것들이 있을 우려가 있어서 한번 확인해 본 실험들이고요. 

   어쨌든 여러 가지 죽이나 소스, 다양한 제제, 음료제제라든지 분말제제라든지 다양한 제제 안에서도 이 nF1이 들어갔을 때 면역증진 활성이 없었던 그냥 일반식품들이 nF1이 첨가됨으로써 면역증진식품으로 바뀔 수 있다는 것이 이 데이터의 큰 어필 포인트라고 할 수 있겠습니다. 

   감사합니다. 

<끝>