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프로바이오틱스

프로바이오틱스란 체내에 들어가서 건강에 좋은 효과를 주는 살아있는 균을 말한다. 현재까지 알려진 대부분의 프로바이오틱스는 유산균들이며 일부 Bacillus 등을 포함하고 있다. 러시아의 과학자 Elie Mechinikoff가 불가리아 사람들이 장수를 누리는 이유가 Lactobacillus로 발효된 발효유의 섭취 때문이라는 것을 밝혀내어 노벨상을 받은 이래로 유산균, 프로바이오틱스의 기능성은 오랫동안 연구되어 오고 있다(Mercenier 등, 2003). 유산균을 비롯한 세균들이 프로바이오틱스로 인정받기 위해서는 위산과 담즙산에서 살아남아 소장까지 도달하여 장에서 증식하고 정착하여야 하며 장관 내에서 유용한 효과를 나타내어야 하고 독성이 없으며 비병원성이어야 한다.

전통적으로 프로바이오틱스 제품들은 Lactobacillus 등의 유산균을 이용하여 만들어진 발효유 제품으로 섭취되어 왔으나 최근에는 Lactobacillus 이외에 Bifidobacterium, Enterococcus 일부 균주 등을 포함한 발효유뿐 아니라 과립, 분말 등의 형태로 판매되고 있다. 국내 건강기능식품에 프로바이오틱스로 사용할 수 있는 균주는 아래와 같다.

프로바이오틱스는 섭취되어 장에 도달하였을 때에 장내 환경에 유익한 작용을 하는 균주를 말한다. 즉, 장에 도달하여 장 점막에서 생육할 수 있게 된 프로바이오틱스는 젖산을 생성하여 장내 환경을 산성으로 만든다. 산성 환경에서 견디지 못하는 유해균들은 그 수가 감소하게 되고 산성에서 생육이 잘 되는 유익균들은 더욱 증식하게 되어 장내 환경을 건강하게 만들어 주게 되는 것이다(Ouwehand 등, 2002).

사람의 장에는 약 1㎏의 균이 서식하고 있으며 음식물의 양과 균의 양이 거의 동일하게 존재하고, 매일 배설하는 분변 내용물도 수분을 제외하면 약 40%를 균이 차지한다(Berg 등, 1996). 사람의 분변을 현미경으로 관찰하면 거의 균 덩어리로 이루어져 있음을 알 수 있으며 이들 균의 99% 정도는 혐기성 균이다. 모유를 먹는 건강한 아기의 경우, 분변 균 중 90% 이상이 Bifidobacterium으로 이루어져 있으나 나이가 들면서 점차 Bifidobacterium은 감소하고 장내 유해균은 증가하게 된다(Homma 등, 1998). 이러한 정상적인 노화 과정에서 장내 균총의 분포를 건강한 상태로 유지하도록 도와주는 것이 프로바이오틱스의 기능이다.

Conway 등(1987)은 in vitro로 인공위액에서의 생존성, 장관세포 부착능 등을 조사한 결과Lactobacillus acidophillus가 우수하다고 보고하였다. Fukushima 등(1997)은 9명의 건강한 어린이에게 B. bifidum를 8.8×108 CFU씩 20일간 섭취시킨 결과, 분변의 Bifidobacterium 중 섭취균이 27%를 차지하고 있으며 부패성 대사물이 감소한 것을 확인하였다. Spanhaak 등(1998)은 20명의 40~65세의 남성에게 매일 3회 109 CFU의 유산균이 함유된 발효유를 8주간 섭취시킨 결과, 분변에서 Lactobacillus casei가 검출되고 Bifidobacterium이 증가하였음을 확인하였다.

Ozawa 등(1985)은 Enterococcus faecalis를 섭취시킨 결과 사람의 분변에서 107 CFU의 섭취균이 검출되었음을 보고하였으며, Alander 등(1999)은 Lactobacillus rhamnosus GG를 6×1010 CFU씩 섭취시킨 결과, 섭취균이 임시적으로 장에 부착하여 1주 이상 생존함을 밝혀내었다. 또한, Saxelin 등(1991, 1993)의 연구에서는 Lactobacillus rhamnosus GG를 1010, 1011 CFU씩 매일 섭취시킨 결과 분변에서 103 CFU 이상이 검출되었다.

또한, 정제(tablet) 및 발효유의 형태로 섭취시킨 경우, 1일 후에는 대상자의 반수 이상에서, 3일 후에는 섭취 대상자 전원의 분변에서 섭취균이 검출되었다. Alander 등의 다른 연구(1997)에서는 Lactobacillus rhamnosus GG를 유아에게 우유 또는 보충제로 매일 108 CFU씩 2주 동안 섭취시킨 결과 장에 잘 정착하였음을 확인되었다. 또한, Miller 등(1993)은 신생아에서 Lactobacillus rhamnosus GG를 물 또는 모유로 1×1010~4×1011 CFU씩 2주간 섭취시킨 결과 대상자 중 67%의 분변에서 섭취균이 발견되었다고 보고하였다.

신명수 등(1996)은 건강한 성인 남녀에게 Lactobacillus acidophillus와 Bifidobacterium longum 6×109 CFU를 섭취시킨 후 분변의 균수를 측정한 결과, Lactobacillus와 Bifidobacterium이 증가하고 Clostridium perfrigens의 수가 감소함을 확인하였다. Saito 등(2002)은 유제품에서 분리한 helveticus GCL1001을 건강한 성인 남녀에게 84×108 CFU, 252×108 CFU 섭취시킨 결과, Bifidobacterium이 증가하고 Clostridium이 감소함을 확인하였다. Chen 등(1999)은 Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophillus, Lactobacillus acidophillus, Bifidobacterium bifidum을 23×108 CFU씩 혼합한 제품을 건강한 성인 남녀에게섭취시킨 결과, 장내 혐기성균이 증가하고 호기성균이 감소한 것을 확인하였다.

이 외에도 Nobaek 등(2000)은 IBS 환자들에게 Lactobacillus plantarum을 섭취시킨 결과 피험자의 장내에서 Lactobacillus plantarum이 발견되고 복통 등이 감소되었다고 보고하였다. 이처럼Lactobacillus와 Bifidobacteria의 단일 균주 또는 혼합 균주의 분말이나 발효유를 1일 108 CFU 이상 섭취하는 것은 장에서 유익한 유산균인 Lactobacillus와 Bifidobacteria를 증가시키고, 유해균인 E. coli 혹은 Clostridium를 감소시킨다는 것이 여러 연구에서 확인되고 있다.

유익한 유산균의 증식과 유해균의 생장 억제가 배변활동에 도움이 될 것이라는 것은 충분히 예측이 가능하다. 그러나, 실제 이에 대한 문헌은 유산균 섭취와 장내 균총의 관계에 대한 문헌만큼 많지 않다. Marteau 등(2002)은 인체적용연구에서 Bifidobacteria를 분말 혹은 발효유의 형태로 1일 108~1010 CFU 섭취시켰을 때 배변시간의 변화를 측정한 결과, 대조군과 비교하여 배변시간이 짧아짐을 확인하였다.

섭취량

장에 프로바이오틱스가 도달하여 유익한 유산균 증식, 유해균 억제, 배변활동 원활의 기능을 나타내려면 하루에 108~1010 CFU를 섭취하여야 한다. 다만, 이는 건강기능식품 공전에서 정하는 프로바이오틱스에 해당하는 경우이며, 새롭게 개발되는 균주의 경우에는 섭취량이 달라질 수 있다.

섭취 시 주의사항

제안된 섭취량 이상으로 섭취하더라도 기능성이 더 좋아지는 것은 아니다. 오히려 과량으로 섭취하면, 이형젖산발효(heterofermentation)를 하는 균주의 경우에는 가스를 발생시켜 설사 등을 유발할 수 있으므로 주의하여야 한다. 또한, 항생제 복용 시에는 프로바이오틱스의 기능이 저해될 수 있으므로 주의하여야 한다.

프리바이오틱스

프로바이오틱스(인체에 이로운 미생물을 통칭)를 활성화시키는 동시에 장 속의 나쁜 유해균을 억제하는 성분으로, 프로바이오틱스가 잘 자랄 수 있도록 장내 환경을 조성하는 역할을 한다.

프리바이오틱스는 프로바이오틱스(인체에 유익한 균)를 활성화하는 동시에 나쁜 유해균을 억제하는 성분으로, 프로바이오틱스가 잘 자랄 수 있도록 장내 환경을 조성하는 역할을 한다. 즉, 프리바이오틱스는 우리 몸에 유익한 역할을 하는 미생물인 프로바이오틱스의 먹이 역할을 한다.

프리바이오틱스의 효능

인간의 장은 자체적으로 프로바이오틱스를 생성할 수 있지만 생성량이 부족한 경우가 많다. 따라서 프로바이오틱스 생성을 위해서는 프로바이오틱스가 분해하고 에너지원으로 활용할 먹이가 필요한데, 이 먹이 역할을 하는 것이 ‘프리바이오틱스’다.

프리바오틱스는 프로바이오틱스가 산성이 강한 위를 통과해 장으로 향하는 과정에 있어 큰 역할을 한다. 즉, 프리바이오틱스는 체내에 흡수되지 않는 당류이기 때문에 소장에 흡수되지 않고 그대로 장까지 이동해 유산균의 먹이가 되는 것은 물론 유해균까지 감소시킨다. 다만 장내 환경이 좋지 않을 경우 프로바이오틱스를 많이 먹어도 유익균 증식이 잘 되지 않는다. 따라서 프로바이오틱스와 프리바이오틱스를 함께 섭취하면 프로바이오틱스가 장에 도달할 수 있어 효과적이다.

프리바이오틱스는 설사, 변비 완화 효과는 물론 ‘비만 세균'이라고 불리는 퍼미큐티스 억제에 효과가 있다고 알려져 있다. 프리바이오틱스는 식이섬유가 풍부한 채소, 과일, 발효식품 등에 많이 함유돼 있는데, 구체적으로 양배추, 고구마, 미역, 샐러리, 부추, 양파, 치커리, 바나나 등에 많다. 또 프리바이오틱스는 분말로도 쉽게 섭취가 가능하나 과다 섭취 시 설사, 가스 증가, 복부 팽만감 등의 증상이 나타날 수 있기 때문에 하루 3〜8g 복용이 적당하다. 

결장에 있는 박테리아의 수를 한정하며 선택적으로 박테리아의 성장을 자극하여 인체에 유리한 영향을 주는 물질로 인체 내에서 소화되지 않는 소당류로 구성되어 있다. 프리바이오틱스는 항암작용, 항균작용, Hypolipidemic 및 포도당 변조를 일으키는 활동을 한다.

프리바이오틱스는 결장에 있는 박테리아의 수를 한정하며 선택적으로 박테리아의 성장을 자극하여 인체에 유리한 영향을 주는 물질이며 인체 내에서 소화되지 않는 식품 구성요소로서 정의할 수 있다. 주로 소당류(oligosaccharides)이며, 프락토 올리고당(Fructo-oligosaccharides), 이눌린, Isomalto-oligosaccharides, Lactilol, 유과올리고당(Lactosucrose), 락툴로스(Lactulose), Pyrodextrins, Soy oligosaccharides, Xylo-oligosaccharides을 포함하고 있다. 이들은 주로 bifidogenic 요인으로서 불리워지며, bifidobacteria의 성장을 자극한다.

프리바이오틱스는 항암작용, 항균작용, Hypolipidemic 및 포도당 변조를 일으키는 활동을 한다. 또한 항골다공증 활동을 가지고 있으며 무기질의 흡수와 균형을 개선하는 활동을 하고 결장에서 식품 안에 들어있는 칼슘과 무기질의 흡수를 증가시킨다. 프리바이오틱스는 변비와 간 뇌질환의 약제로서 사용되며, 염증성 장질환을 개선하고 장에 기생하는 병원균에 대항하여 보호작용을 하며 당뇨병에도 약간의 이익이 있다는 보고가 있었다.

유산균

유산균은 발효에 의해 생장하는 세균 중 발효 결과 유산을 주된 산물로 생산하는 세균들을 의미한다.

발효는 호흡이 기질을 완전히 분해하여 이산화탄소와 물을 생산하면서 에너지를 얻는 과정인데 비해 기질을 혐기적 상태에서 불완전하게 분해하여 그 결과 다양한 유기물을 생산하면서 에너지를 얻는 과정이다. 유산발효에 이용될 수 있는 기질들은 주로 포도당 등 6개의 탄소를 가진 6탄당이며, 이로부터 유산(C3H5O3)을 비롯한 다양한 산물이 생산된다. 유산균은 거의 대부분 그램양성세균인 후벽균(Firmicutes)문의 바실러스강 유산균목에 속해 있으며1) 일부는 또 다른 그램양성세균인 방선균(Actinobacteria)문에 속해 있다

유산균은 미생물 산업에서 가장 중요한 비중을 차지하는 미생물군의 하나이다. 유산균에 의한 대표적인 발효식품으로는 김치, 요거트, 치즈, 버터밀크, 사우어크라우트(sauerkraut) 등이 있으며, 비가열 소시지의 숙성 및 보존에도 유산균에 의한 유산발효가 활용된다5). 유산균은 건강을 증진시키는 기능성을 가진 프로바이오틱으로도 잘 알려져 있으며, Lactobacillus 속 및 Bifidobacterium 속이 대표적이다.

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