KSBB Journal

The Korean Society for Biotechnology and Bioengineering (한국생물공학회)
권호 표지

Characterization and Anti-Helicobactor pylori Activity of Xanthium strumarium L. Extract on Lactic acid Fermentation

도꼬마리 추출물의 유산발효 특성 및 Helicobactor pylori에 대한 항균활성

  • Kang, Dong-Hee (Department of Microbiology, College of Natural Science, Keimyung University) ;
  • Kim, Hyun-Soo (Department of Microbiology, College of Natural Science, Keimyung University)
  • 강동희 (계명대학교 자연과학대학 미생물학과) ;
  • 김현수 (계명대학교 자연과학대학 미생물학과)
  • Received : 2010.05.06
  • Accepted : 2010.06.21
  • Published : 2010.06.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This study characterized the anti-Helicobactor pylori activity of Xanthium strumarium L. extract obtained by lactic acid fermentation. The growth of the Lactobacillus strains was typically robust upon lactic acid production in monocultures containing Xanthium strumarium L. extract. Lactic acid fermentation in mixed cultures of Lactobacillus brevis KCTC 3498 and Lactobacillus casei KCTC 3109 produced higher of anti- H. pylori activity than monocultures. Concerning antioxidant activity of fermented extracts, total polyphenol contents were the highest in co-cultures of Lactobacillus brevis KCTC 3498 and Lactobacillus helveticus KCTC 3545. Electron donating ability using diphenyl picryl hydrazyl (DPPH) showed 70% scavenging in Lactobacillus casei KCTC 3109.

약용식물인 도꼬마리 추출물을 사용하여 유산균을 이용한 단일 및 복합배양을 통하여 새로운 기능성 물질의 생산을 검토하였다. 도꼬마리 추출물의 유산발효 시 단일배양 결과에서 유산생산을 통해 대체로 잘 증식하는 것이 확인되었으며, H. pylori의 항균 활성은 단일배양보다 복합배양 시 항균활성이 아주 우수하였다. 항균성 물질의 분리는 $C_{18}$ Seppak cartridge에 흡착시켜 30% methanol 용출획분에서 항균성물질이 확인되었으며, TLC로 분석한 결과 $R_f$ 0.46의 위치에서 항균성 물질을 확인하였다. 도꼬마리 유산발효액의 항산화활성은 총 polyphenol 함량 및 radical 소거능을 검토하였으며, 그 결과 총 polyphenol 함량은 미발효시에 비해 도꼬마리 추출물의 저농도에서 단일배양의 경우 2~4배 증가하였으며, Lactobacillus brevis KCTC 3498과 Lactobacillus helveticus KCTC 3545를 복합배양한 경우 1 mg/mL 첨가농도에서 polyphenol이 가장 높게 나타났다. Radical 소거능은 도꼬마리 추출물을 0.1 및 0.5 mg/mL로 첨가하여 발효하였을 때 30~40%의 scavenging이 확인되어 발효를 하지않았을 때 (25%)보다 발효를 하였을 때 높아지는 것으로 나타났다. 특히 Lactobacillus casei KCTC 3109의 경우 0.1 mg/mL의 농도에서 70%의 scavenging을 나타내었다. 이들 결과로부터 도꼬마리 추출물의 유산발효는 미발효시에 비해 Helicobactor pylori에 대한 항균활성물질의 생산과 기능성물질인 항산화물질의 생산성이 우수하다고 사료되었으며 천연한약재의 발효를 통한 천연물 신약 등 신기능물질의 생산가능성을 확인하였다.

Keywords

References

  1. Kim, H. S., I. S. Lee, S. H. Yeo, L. S. Seong, and T. S. Yu (2003) Isolation and characterization of antitumor agents from Xanthium strumarium L. Korean J. Biotechnol. Bioeng. 18: 324-328.
  2. Shin, D. W., M. S. Kim, and J. S. Han (1997) Antimicrobial effect of ethanol extracts from some medicinal herbs and their fractionates against food-born bacteria. Korean J. Food Sci. Technol. 29: 808-816.
  3. Chung, S. K., S. J. Lee, Y. J. Chung, W. P. Park, D. S. Lee, and S. H. Cho (1998) Antimicrobial activities of Korean medicinal herb extracts for preserving greenhouse fresh produce. Korean J. Postharvest Sci. Technol. 5: 13-21.
  4. Gursoy, N., C. Sarikurkcu, M. Cengiz, and M. H. Solak (2009 Antioxidant activities, metal contents, total phenolics and flavonoids of seven Morchella species. Food and Chemical Toxicology. 47: 2381-2388. https://doi.org/10.1016/j.fct.2009.06.032
  5. An, B. J., C. E. Lee, J. H. Son, J. Y. Lee, G. H. Choi, and T. S. Park (2005) Antioxidant, anticancer and tyrosinase inhibition activities of extracts from Rhododendron mucronulatum T. J. Kor. Soc. Appl. Biol. Chem. 48: 280-284.
  6. Kim, H. S. and J. O. Shin (1997) Isolation and Antimicrobial Activity of Xanthium strumarium L. Extract. Kor. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 25: 183-188.
  7. Park, S. M., H. J. Jung, S. H. Han, S. S. Yeo, Y. W. Kim, H. G. Ahn, H. S. Kim, and T. S. Yu (2005) Antifungal activity of extract from Xanthium strumarium L. against plant pathogenous fungi. Kor. J. Life Science. 15: 255-262.
  8. Kim, H. S., T. S. Yu, I. S. Lee, Y. W. Kim, and S. H. Yeo (2003) Screening of the Antimicrobial and Antitumor Activity of Xanthium strumarium L. Extract. Korean J. Biotechnol. Bioeng. 18: 55-61.
  9. Kang, J. H. and M. S. Lee (2005) In vitro inhibition of Helicobactor pylori by Enterococcus faecium GM-1. Can. J. Microbial. 51: 629-636. https://doi.org/10.1139/w05-044
  10. Suerbaum, S. and P. Michetri (2002) Helicobactor pylori infection. N. Engl. J. Med. 349: 1175-1186.
  11. Lee, H. S., S. H. Park, H. K. Chung, and T. B. Choe (1993) Antitumor effect of cell wall component purified from Lactobacillus plantarum KK. J. Gen. Eng. 5: 22-28.
  12. Kim, J. H., D. M. Kim, H. Baek, S. H. Lee, and M. J. Chung (2008) Anti-cancer effects of peptides purified from culture supernatant of Lactobacillus casei. J. Korea of Dairy Sci. & Technol. 26: 5-10.
  13. Lee, Y. H., S. W. Choi, and H. D. Park (2008) Characteristics of lactic acid fermentation of peach juice by Lactobacillus plantarum KIAB21 possessing antimutagenic effects. Korea J. Food Preserv. 15: 469-476.
  14. Kim, T. S., J. W. Hur, M. A. Yu, C. I. Cheigh, K. N. Kim, J. K. Hwang, and Y. R. Pyun (2003) Antagonism of Helicobacter pylori by bacteriocins of lactic acid bacteria. J. Food Protection. 66: 3-12. https://doi.org/10.4315/0362-028X-66.1.3
  15. Ju, I. S. and Y. J. Cho (2009) Purification and identification of phenol compounds with inhibitory activity on Helicobactor pylori from Rhododendron mucronulatum flos. extracts. Journal of Life Science. 19: 1125-1131. https://doi.org/10.5352/JLS.2009.19.8.1125
  16. Lee, Y. and H. C. Chang (2008) Isolation and characterization of Kimchi lactic acid bacteria showing anti-Helicobacter pylori activity. Kor. J. Microbiol. Biotechnol. 36: 106-114.
  17. Jung, H. K (2001) Selection criteria for probiotics and their industrial applications. Bioindustry news. 14: 39-48.
  18. Kang, M. S., H. J. Oh, H. C. Lee, and J. S. Oh (2009) Isolation and identification of lactic acid bacteria inhibiting the proliferation of Propionibacterium acnes and Staphylococcus epidermidis. Journal of Bacteriology and Virology. 39: 11-19. https://doi.org/10.4167/jbv.2009.39.1.11
  19. Blois, M. S. (1985) Antioxident determination by use of stable free radical. Nature. 191: 1199-1203.