한국식품연구원(원장 박동준, 이하 ‵식품연‵) 전략기술연구본부 이은정 박사와 식품기능연구본부 박호영 박사 연구팀은 전통누룩으로 제조한 막걸리에 의한 장 건강 개선 효능을 밝혀내는데 성공하였다. 이와 더불어 국내 전통주인 막걸리에 의하여 장내미생물이 조절될 수 있음을 메타지놈 분석을 통해 확인하였다.
메타지놈(Metagenome): 많이 모인 집합인 meta와 유전자 집합인 genome의 합성어로서 유전자의 집합인 genome가 아주 많이 모여 있는 것을 의미
메타지놈 분석: 다양한 미생물이 섞여 있는 샘플의 DNA를 살펴보고 그 안에 어떤 유전자들이 있는지 알아내는 분석
[막걸리와 장건강] 막걸리의 제조에는 다양한 미생물이 필요하다. 쌀이나 밀에 들어있는 탄수화물을 단당류 형태로 짧게 끊어주는 당화 효소를 가진 곰팡이와 단당류에서 알코올을 생성하는 효모, 산을 생성하여 술의 향미를 높이고 잡균의 생장을 억제하는 유산균을 포함하는 다양한 균이 거기에 해당됨. 따라서 살균을 하지 않은 막걸리에는 효모와 유산균을 포함하는 다양한 미생물이 들어있다. 막걸리 제조에 사용한 발효제의 종류와 발효 기간에 따라 그 종류와 수가 다르나 대부분 ml 당 105~107개의 효모와 104~109개의 유산균이 들어있는 것으로 보고되어 있음. 이는 시중에서 유통 중인 발효유의 유산균 수 (ml당 107~108개)와 비견될 정도임. 최근 프로바이오틱스 시장의 성장과 더불어 유산균 섭취를 통한 장 건강 개선에 대한 사회 경제적인 관심이 증가하고 있는 만큼 막걸리 자체 또는 막걸리 유래의 식물성 유산균 개발에의 가능성 확인이 필요한 시점이다.
[막걸리의 단쇄지방산 생성능] 연구팀은 막걸리의 장 건강 개선 효능에 대한 가설을 바탕으로 총 60 여종의 막걸리에서 단쇄지방산 생성능을 확인하였음. 단쇄지방산은 장 내에 서식하고 있는 미생물이 생성하는 물질로서 건강에 도움이 되는 유용한 물질로 알려져 있다. 이를 많이 생성할수록 장 건강에 도움이 되는 능력이 뛰어나다고 해석할 수 있다.
단쇄지방산: 장내에 존재하는 미생물에 의하여 생성되는 물질로 뷰티르산 (butyric acid), 아세트산(acetic acid), 프로피온산 (propionic acid)이 대표적이다. 이들은 장관세포의 면역반응을 조절하고 암 발생과 비만, 지질대사, 당뇨 등의 질병을 개선함이 알려져 있다.
생성능: 생성성능
시중에서 유통되고 있는 19종의 생막걸리에서 단쇄지방산 생성 능력이 뛰어난 막걸리를 선별하였음. 이 중 상위에 해당하는 막걸리를 확인한 결과, 입국이나 효소제를 사용한 막걸리보다 누룩으로 제조한 막걸리에서 단쇄지방산, 특히 뷰티르산 생성 능력이 월등히 뛰어남을 확인했다.
식품연에서 보유하고 있는 전통누룩 46종으로 제조한 누룩 막걸리에서 뷰티르산 생성능이 높은 2종의 막걸리를 선별하였다.
단쇄지방산 고생성 누룩 막걸리의 메타지놈(metagenome)을 분석하여 뷰티르산 생성에 관여할 것으로 생각되는 후보 미생물 1종을 동정하였다.
[동물실험결과] 연구팀은 뷰티르산 고생성 누룩 막걸리를 실험동물에 5일간 단기 투여하여 장 건강 개선 효능을 확인했다.누
룩 막걸리의 섭취에 의하여 기존에 장내에 서식하고 있는 미생물의 종류와 균수 등에 변화가 발견되었음. 이러한 장내미생물의 균총 변화는 누룩막걸리 섭취 전 후 뿐만 아니라 알코올만 투여한 동물과도 다르게 나타났음. 이러한 결과는 누룩 막걸리에 의하여 장내미생물 균총이 직접적으로 변화할 수 있음을 메타지놈 분석을 통해 밝힌 최초의 연구결과이다.누
룩 막걸리는 유익균 (또는 날씬균)으로 알려진 박테로이데테스문(phylum Bacteroidetes)을 54.5% 증가시킨 반면, 유해균 (또는 비만균)으로 알려진 퍼미큐티스문 (phylum Firmicutes)을 58.5% 감소시켰다.
생쥐에 누룩 막걸리를 투여한 결과, 분변에서 장 건강에 이로운 단쇄지방산인 뷰티르산과 프로피온산 생성이 각각 180%와 157% 증가하였다.
누룩 막걸리 투여 시에는 알코올 투여군 대비 혈액과 대장 내에서의 염증 유발 물질인 사이토카인 (TNF-α, IFN-γ, IL-1α 등)의 농도가 정상수준으로 회복됨을 확인하였음. 이는 누룩 막걸리에 의하여 장내 염증반응이 개선됨을 의미한다.
[결과요약] 이러한 결과들은 누룩으로 제조한 막걸리가 장내미생물의 균총을 변화시켜 알코올에 의한 장내 염증을 완화시키고 장 기능을 증진시키는 단쇄지방산을 증가시켜 장 건강 개선 효능을 가질 수 있음을 의미한다.
[성과활용] 금번 연구 성과를 통해 연구팀은 현재 특허출원 1건, 논문 투고 1건을 완료하였고 향후 누룩 및 누룩 막걸리를 활용한 전통 발효식품의 우수성 구명 및 이를 응용한 소재 개발의 기초로 활용할 계획이다.
한국식품연구원장 박동준:
금번 연구결과를 통하여 처음으로 우리 고유의 한국술인 막걸리가 장내미생물 균총 조절하는 능력이 있으며 장 건강에 도움을 줄 수 있음을 과학적으로 검증하였다.
과도한 음주는 당연히 건강에 해롭지만, 소량의 음주일 경우 다른 술보다 누룩으로 만든 막걸리 섭취가 유리할 것
차후 장기투여 및 인체실험을 통하여 막걸리 유래의 장 건강 개선 소재의 개발을 위한 연구를 진행할 계획이며, 이를 통하여 막걸리 종주국으로서 국가경쟁력 강화에 기여하고자 한다.
