항균에 좋은 크랜베리에 대해 연구한다

크랜베리 (Vacinium macrocarpon)는 Ericaceae에 속하는 식물이다.북반구의 온대~한대 지역의 산성 늪과 모래 토양에서 자라며, 현재 미국 동부와 북동부, 캐나다 대부분 [1]에서 주로 재배되고 있다.크랜베리는 길이 2-5cm의 타원형 열매입니다다.붉은 껍질 아래의 과육은 흰색에서 검붉은 색까지 있으며 약간 달고 탱글탱글한 맛이 난다 [2].크랜베리는 영양소, 섬유질, 유기산, 폴리페놀의 귀중한 공급원이다.소화 건강 유지, 항산화 작용 등 다양한 기능을 갖춰 소비자들에게 인기가 높다.

…의 다수크랜베리에서 생물학적으로 활성 식물 화합물을 추출할 수 있다, 그리고 그들의 다양한 건강상의 이점이 확인되었습니다.이 추출물의 항산화 성분은 종양에 효과적이며 심혈관 질환을 예방하고 노화과정을 늦춘다 [3].연구를 통해 크랜베리에 들어있는 생리활성 성분이 항균성을 가지고 있다는 사실도 밝혀냈다.크랜베리는 비뇨기계의 세균감염을 막아주어 요로감염 (UTIs)을 효과적으로 예방할수 있으며 [4], 우티스를 예방하는 주성분으로 크랜베리 추출물을 넣은 보건품은 이미 시중에서 발견할수 있다.헬리코박터 파일로리균으로 인한 소화기 궤양은 사람의 위 건강에 심각한 영향을 미치며, 크랜베리 추출물은 헬리코박터 파일로리균을 억제하는 것으로 나타났다 [5].

연구자들 [6]도 이를 밝혀냈다크 랜 베리 추출 물연쇄상구균 (Streptococcus mutans)에 의한 산 생성, 유착 및 생체 막 형성을 억제할 수 있으며, 구강 질환 (충치 및 치주염 포함)을 줄이는 데 잠재적인 이점을 제공합니다.또한, 외국의 연구 [7]에 따르면 크랜베리의 생리활성 물질은 Escherichi한콜O157:H7, Listeria monocytogenes 및 여러 다른 그람음성 및 그람양성 박테리아를 포함한 식품 매개 병원균에 대한 억제 효과가 있다.이는 크랜베리 제품이 천연 항균 물질 및 인체 건강을 증진시킬 수 있는 기능성 식품으로 활용될 수 있는 가능성이 있음을 나타낸다.이 글은 크랜베리의 식물화학적 조성과 항균 작용기작에 관한 최근 중국 및 국외의 연구 진전에 대한 고찰을 통해 크랜베리 산업의 심층적인 발전에 참고적 근거를 제공하고자 한다.

크랜베리에 들어있는 식물성 화학 물질 1

피토케미컬은 식물에서 자연적으로 발생하는 화학적 화합물이다.이들은 영양분이 없고, 자연적으로 발생하며, 생물학적으로 활성화된 식물 유래의 화합물로 정의된다 [8].피토케미컬은 화학적 구조와 특성에 따라 탄수화물, 지질, 테르펜, 페놀산, 알칼로이드, 기타 질소를 함유한 대사산물 [9] 등 6가지로 분류할 수 있다.크랜베리는"슈퍼 과일"로 알려져 있습니다천연 영양소와 피토케미컬을 많이 함유하고 있기 때문입니다.대부분의 과일과 마찬가지로 크랜베리는 수분이 많고, 칼로리가 낮으며, 섬유질이 풍부하고, 비타민과 미네랄 [3]이 풍부한 영양 특성을 가지고 있다.이외에도 크랜베리에는 폴리페놀, 유기산, 테르펜, 복합 탄수화물 [10] 등 많은 생리활성 화합물이 풍부하다.

크랜베리에 들어있는 유기산과 폴리페놀성 화합물은 크랜베리에 항균성을 부여해 건강에 이로운 주성분이다.주요크랜베리 주스에 들어 있는 비휘발성 유기산은 퀸산이다, 구연산, 말산 및 옥살산.이러한 것들은 크랜베리의 pH가 과일 중에서 약 2.5정도로 매우 낮다 [11-12].과일에 들어있는 대부분의 유기산은 카르복실기 (-COOH)를 가지고 있기 때문에 산성을 띤다.산성을 제공하는외에 과일의 맛, 색, 향은 모두 유기산과 관계된다.또한 이들이 생산하는 낮은 pH 값은 대부분의 병원성 박테리아의 성장을 억제할 수 있습니다.요로 감염 실험 생쥐 모델에서 크랜베리 주스의 유기산은 복합 사용을 통해 방광 내 세균 수치를 감소시켜 요로 감염을 예방할 수 있는 것으로 밝혀졌다 [13].

크랜베리에서 많이 발견되어 생물학적 활성을 위해 연구된 식물 화합물의 한 종류가 폴리페놀이다.그것들은 크랜베리의 항산화, 항균, 유착 방지 및 항염증 특성을 주는 주요 물질입니다.기본 구조는 히드록시기 (-OH)를 갖는 방향족 고리이다.크랜베리는 독특하고 풍부한 폴리페놀의 공급원으로 밝혀졌다다.이들의 총 페놀 함량은 미국 식단에서 흔히 섭취하는 20가지 과일 중 가장 높다 [14].이들이 함유한 주요 폴리페놀은 안토시아닌, 탄닌 (엘라기타닌, 프로안토시아니딘), 플라보노이드 (플라보놀과 플라반-3-ols) [15] 가 많다.

안토시아닌은 강력한 항산화 작용으로 인해 가장 많이 연구된 크랜베리의 화학 성분일 것입니다.안토시아닌은 또한 그것의 주요 원인이다크랜베리의 빨간색입니다, 그리고 일부 연구에 따르면 크랜베리의 항균 활성을 주는 주요 물질 중 하나라고 한다 [16].

크랜베리에 있는 플라보놀의 대부분은 케르세틴, 미라이세틴, kaempferol의 당화 형태이며, 높은 수치의 플라보놀이나 플라반-3-ols도 프로안토시아니딘 중합체의 단량체이다 [15].프로안토시아니딘은 크랜베리의 주요 폴리페놀성 화합물로, 전체 페놀성 함량의 약 63%~71%를 차지한다 [17].또한 크랜베리에 들어있는 프로안토시아니딘은 수많은 연구에서 항산화, 항균, 유착방지, 항염증 효과가 있는 것으로 밝혀졌다.

그림 1[18]에서 보듯이, 보통 프로안토시아니딘을 형성하기 위해 중합하는 플라반-3-ol 단량체 사이의 연결은 B형, 즉"상부"단량체와"하부"단량체 사이의 C-C 결합 하나만으로 연결된;그러나, 또 다른 연결 모드 (type A) 가 응축된 탄닌에서 발생하는 것으로 알려져 있는데, 플라반-3-ol의"상부"단량체와"하부"단량체는 C-C 결합 외에 추가적인 에테르 결합에 의해 연결되어 있다.프로안토시아니딘 B와 비교하여 프로안토시아니딘 A는 자연계에서 매우 드물다.크랜베리는 다른 과일과 비교하여 독특하게 프로안토시아니딘 한가 풍부하며, UPLC-IM-HRMS 결과에서는 프로안토시아니딘 한가 압도하는 것으로 나타났다크랜베리에 들어있는 프로안토시아니딘[19-20]다.이전 연구 [19]에 따르면 프로안토시아니딘 A는 비뇨병원성 대장균의 성장을 억제하는 주요 생리활성 물질이다.

2. 크랜베리의 항균 효과와 그 메커니즘

2.1. 비뇨병원성 대장균에 대한 저항성과 그 메커니즘

요로감염 (Urinary 관infection, UTIs)은 사람에게 가장 흔한 세균 감염에 속하며, UTIs의 70%~90%는 요로에 병원성을 가진 대장균이 원인이다 [21].크랜베리는 UTIs 예방에 널리 권장되며 이러한 감염의 증상을 완화시킨다고 합니다.

요로에 병원성을 갖는 대장균은 P-fimbriae, type 1fimbriae, hemolysin을 포함하여 감염 발병의 원인이 되는 여러 독성 인자를 포함하고 있다.신장과 요로의 대부분의 세균 감염은 P. aeruginosa와 관련이 있다 [22-23].P fimbriae 구조 말단의 papG 유착은 뇨도의 상피세포에 있는 수용체와 결합함으로써 염증을 유발한다.크랜베리의 식물 화합물, 특히 프로안토시아니딘 A 올리고머는 실험에서 좋은 유착방지 화합물로 나타났다.Liu 등 [24]은 열역학적 방법을 사용하여 그것을 알아냈다크랜베리 주스는 P. aeruginosa의 능력을 방해한다배뇨상피세포의 수용체와 ligand-receptor 결합을 형성하고, P. aeruginosa flagella의 길이를 압박하여 배뇨상피세포에 대한 유착을 감소시킨다.

Mathis에등 [25]도 전자현미경을 이용하여 이러한 결론을 확인하였으며, a를 처리함으로써 uroepithelial cell에 대한 대장균의 유착이 현저히 감소되었음을 발견하였다크랜베리에서 추출한 프로안토시아니딘다.proanthocyanidins 외에도 다른 저분자 페놀과 페놀산 (catechol, benzoic acid, vanillic acid, phenylacetic acid 및 3,4-dihydroxyphenylacetic acid 등)도 비뇨병원성 대장균에 대한 In vitro 에서의 점착 방지 효과가 보고되었다 [21].

현재 대부분의 연구 결과 [23-25]크랜베리 주스와 크랜베리 추출물이 요로 감염을 예방한다고 표시하십시오비뇨병원성 대장균의 부착을 감소시킴으로써.그러나 일부 연구 [4] 에서는 세균의 침습에 대한 면역 반응, 즉 염증성 폭발을 억제함으로써 요로 감염과 관련된 증상을 감소시킨다는 결과도 있다.

요로 감염 생쥐 모델 [13]을 이용한 연구에 따르면 신선한 크랜베리 주스를 마시는 생쥐의 방광 내 박테리아 수가 감소되어 크랜베리 주스와 유기산 조합의 항균 효과가 입증되었다.크랜베리에는 퀸산이 풍부한데, 퀸산은 강력한 항균제인 히푸르산으로 대사될 수 있다 [26].또한 pH의 변화로 인해 페놀의 대사는 유기산의 영향을 쉽게 받는다.따라서, 폴리페놀과크랜베리에 있는 유기산시너지 효과를 내어 요로 감염을 예방할 수 있습니다.

2.2 Anti-Helicobacter pylori와 그 메커니즘

헬리코박터 파일로리균 감염은 위궤양, 위염, 위암 [27]의 주범이다.헬리코박터 파일로리균은 그람음성의 나선모양의 세균으로 사람의 위와 십이지장에서 생존하고 증식할수 있다."urease"라는 효소를 분비해 요소를 암모니아로 전환시킬 수 있으며,이 암모니아가 위산을 중화시켜 위산으로부터 보호받는 위 속에서 H. pylori 가 생존할 수 있게 한다 [28].

Li 등 [5]은 H. pylori 양성 성인을 대상으로 한 무작위 이중 맹검, 위약 대조 실험에서 프로안토시아니딘이 풍부한 크랜베리 주스를 매일 섭취하면 H. pylori에 대한 억제 효과를 높이는 데 도움이 될 수 있음을 발견했다.이크랜베리의 H. pylori에 대한 억제 효과다음과 같은 기전을 포함한다:크랜베리의 피토케미컬은 위장에 대한 H. pylori의 접착을 억제할 수 있다 [29];폴리페놀의 항산화 활성은 H. pylori-induced gastritis [30]의 증상을 늦출 수 있다;마쓰시마 등은 주사전자현미경을 이용한 형태학적 연구를 진행하였는데 크랜베리가 헬리코박터 파일로리균이 구형이 되도록 유도하여 성장을 억제할 수 있다는 것을 발견하였다.또한 폴리페놀은 유익장내 세균의 성장, 증식 또는 생존을 촉진함으로써 헬리코박터 파일로리 같은 병원성 세균의 성장을 억제하여 프리바이오틱 효과 [31]를 발휘하기도 한다.

2.3항 구강 세균과 그 메커니즘

이크랜베리의 생리 활성 성분최근 치과 연구자들의 관심이 증가하고 있으며, 구강 질환을 감소시키는 크랜베리 주스 성분의 잠재적 이점이 발견되었습니다.플라크는 박테리아, 세포, 단백질, 효소로 구성된 구강 생체막이며, 충치, 치은염, 치주염 등의 구강 질환의 주요 원인 인자이다 [32].이 중 연쇄상구균 (Streptococcus mutans), 연쇄상구균 (Streptococcus sanguinis)과 같은 세균은 충치와 관련이 많다.이들은 경구 생체막에 붙어 표면 위로 퍼져 미세 군집 [6]을 형성할 수 있다. 

구강청정제를 이용한 임상시험크랜베리 추출물로 보충했습니다[33] streptococci에 대한 억제 효과는 클로르헥시딘 글루콘산이 함유된 현재의 골드 스탠다드 구강청정제와 크게 다르지 않다는 것을 발견했다.크랜베리에 함유된 프로안토시아니딘 a 형 이량체 및 올리고머는 Streptococcus mutans의 산생성, 산내성 및 대사기능을 방해하여 생물막의 형성을 감소시킴으로써 충치 발생을 억제할 수 있다.

산체스 등 [34]도 다음과 같은 사실을 발견했다크랜베리에 있는 폴리페놀생체막을 형성할 수 있는 치주병원균에 대해 일정한 억제효과를 가지며, 세균의 유착을 억제하여 생체막 형성을 억제할 수 있다.크랜베리 주스는 구강 박테리아에 대한 안티 접착 성질과 안티 바이오 필름 형성을 가지고 있기 때문에 구강 건강 개선에 권장됩니다. 

2.4 항식품매개 병원체 및 그 기전

식품매개 질병은 인체건강에 대한 주요한 위협이다.원인균은 매우 다양하며, 대부분은 박테리아나 박테리아가 만들어낸 독소에 의해 발생한다.환자들에게 나타나는 증상은 설사, 구토, 발열, 위장염 등이 있으며, 심한 경우 패혈증, 탈수, 심지어 사망 [35] 하기도 한다.최근년간 국내외에서 미생물오염으로 인한 식품안전사고가 빈발하여 인체건강을 심각하게 위협하였을뿐만아니라 거대한 경제손실을 초래하였다.

연구 [36]를 통해 다음과 같은 사실이 밝혀졌다크랜베리의 pH 가 낮음그리고 이들의 생리활성 페놀성 화합물은 모두 세균에 대한 억제 효과를 가지고 있다.크랜베리에 들어 있는 유기산, 특히 퀸산, 말산, 구연산 등은 삼투압을 일으킬 수 있으며, 이로 인해 세균 세포막의 구성 요소에 치명적인 손상을 입힐 수 있다.Lacombe 등 16)은 크랜베리에 들어 있는 안토시아닌, 플라보놀, 프로안토시아니딘 등의 페놀성 화합물이 세균의 세포벽, 세포막, 세포 내 기질의 구조적 온전성을 파괴함으로써 살균 효과를 얻을 수 있다는 것을 발견하였다.게다가 프로안토시아니딘은 세균막 lipopolysaccharides와 결합하여 세균의 외막을 약화시키고 막의 투과성과 유동성을 변화시켜 세포의 용해를 유도할 수 있다.

반면 프로바이오틱스는 인간의 건강에 유익한 박테리아로서 식단에서 손상되지 않고 심지어 보충제로 일상식단에 첨가되는 경우가 많다.외국의 연구 [37] 에서는 다음과 같이 지적했다크랜베리에 들어 있는 폴리페놀은 상당한 항균 효과가 있다일반적인 식품 매개 병원균에 대해, 하지만 동시에 유산균및 Bifidobacterium과 같은 프로바이오틱스의 생존에 거의 영향을 미치지 않습니다.이는 프로바이오틱스가 극한의 환경에서도 여러 방어 전략을 가지고 있기 때문인데, 양성자 이온포어 유발 산화적 스트레스 기전, 독성 산소의 적시 제거, 그들의 에너지 전달 체계로 인한 높은 막 유동성 등이 있다.게다가, 한 연구 [38]는 크랜베리의 프로안토시아니딘과 세포 배양 모델에서 프로바이오틱스 사이에 잠재적 시너지 효과가 있어 외testinal 병원성 대장균의 침입을 줄일 수 있다고 지적했다.

3결론

병원균으로부터 식품과 인체를 보호하는것은 매우 필요하다.현재 사람들은 흔히 식품에 항균화합물을 첨가하여 품질을 높이고 유통기한을 연장하는 방법을 사용하고있으며 인체내의 항생제를 리용하여 미생물의 피해를 물리치는 방법도 사용하고있다.그러나 사회가 영양과 식품안전에 갈수록 중시를 돌리면서 천연적이고 안전한 식품이 소비자들의 인기를 끌고있는데 인공항생제와 방부제를 부적합하고 지나치게 사용하면 항균소가 잔류하게 되여 항균소내성균이 출현할수 있다.그러므로 항균활성을 가진 천연물질을 찾는것은 매우 의미가 있다.최근의 연구는크랜베리와 그 제품들은 기능성 식품으로 사용될 가능성이 있다그것은 인간의 뇨도, 위, 구강 및 장 건강에 이롭다.이들의 식물화합물은 항균약이나 천연방부제에 사용될 수 있어 앞으로 더 많은 연구가 필요하다.

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