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금식 진
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1 KSBB Journal : 303~310 프로바이오틱제품개발동향과과제 서재구 * 이과수 김진응 정명준 ( 주 ) 쎌바이오텍연구소 Development of Probiotic Products and Challenges Jae-Gu Seo*, Gwa-Soo Lee, Jin-Eung Kim, and Myung-Jun Chung Cell Biotech, Co., Ltd., Gimpo , Korea Abstract Probiotics beneficially affect the health of the host via various mechanisms in the intestine. Recent developments in probiotic products have mainly been made to maximize probiotic effects in human. In this regard, probiotic products containing doubly coated or encapsulated cells, multi-species probiotics, or high viable cell number (10 10 viable cells/gram or more) have been developed and are already available in the market. Until now, the majority of probiotics contain live cells but little attention has been paid to other alternative products such as heat-killed cell or bacteriocin-containing ones, which could have broad applications due to advantages over live cell-based probiotics, such as safety and stability. In addition, genetically engineered lactic acid bacteria could be of great importance in the field of alimentary health if they are carefully designed for biological safety. Although a number of probiotics are marketed by claiming health benefits, regulations for health claims will be more stringent. Therefore sufficient scientific and clinical evidences supporting the safety and efficacy of the potential probiotic strain will be required by the regulatory authority for a health claim, which thus may have a huge impact on the future probiotic market. Keywords: Probiotics, Lactic acid bacteria, Probiotic effect, European Food Safety Authority, Health claim 서론 1) 사람의위장관 (gastrointestinal tract) 은수백종이상의다양한미생물들이서식하는복잡한생태계이며, 이안에는인체를구성하는모든세포의수보다 10 배나많은수의미생물로구성되어있는것으로알려져있다. 또한이들장내미생물의대부분은소장의말단인회장 (ileum) 과대장 (colon) 에서식하고미생물 - 미생물또는미생물 - 숙주사이의상호작용을통해건강에기여한다. 수많은연구결과들에따르면과민성장증후군 (irritable bowel syndrome, IBS), 항생제유발설사 (antibiotic-associated diarrhea, AAD), 또는염증성장염 (inflammatory bowel disease, IBD) 환자등의장내균총조성은정상인의조성과다르다는것이밝혀졌으며 [1-3], 유산균으로대변되는프로바이오틱스 (probiotics) 섭취를통해병증이개선될수있음이밝혀지고있다. 또한 food *Corresponding author Tel: , Fax: jgseo@cellbiotech.com allergy 또는아토피 (atopy dermatitis) 등과같은면역질환에대한개선효능이임상연구들을통해밝혀지고있다. 따라서프로바이오틱스는전통적으로많이알려진설사혹은변비개선과같은정장작용으로부터면역질환에이르기까지매우폭넓은효능을가지고있는건강기능식품이다. 프로바이오틱스는섭취시사람이나동물에게건강상의이로움을주는살아있는미생물로정의된다. Lactobacillus 나 Bifidobacterium 으로대변되는유산균은프로바이오틱스의대부분을차지하고있으며국내에서는정장작용을하는대표적인건강기능식품으로인식되어있다. 이와관련하여국내에서는식품의약품안전청고시제 호를통해유산균제품을 2010 년이후 유산균이용제품 에서 프로바이오틱스 로표기를변경하도록하였다. 프로바이오틱로서유산균의기능성은균주특이적 (strainspecific) 인것으로받아들여지고있다. 유산균의본고장이라고할수있는유럽이나일본의대형프로바이오틱기업들은일찍이새로운기능성을가진유산균을발굴하여세계적명성을가진프로바이오틱제품으로개발하였으며 Lactobacillus rhamnosus GG (Valio, Finland), Bifobacterium

2 304 animalis subsp. lactis BB12 (Chr. Hansen, Denmark), Lactobacillus johnsonii La1 (Nestle, Switzerland), Lactobacillus casei Shirota (Yakult, Japan) 등이이에해당된다. 세계적인대형프로바이오틱기업들은대표유산균들의질환개선효능을임상을통해증명하고, 이를토대로균주또는제품의우수성을알림으로써마케팅에활용하고있다. 스위스에서매년개최되는유럽최대건강기능식품박람회인 Vitafoods 는세계적인프로바이오틱기업들이자사제품판촉을위해각축을벌이는것으로유명하다. 한편, 유럽의프로바이오틱시장은약 7 조원규모로전세계적으로가장큰시장을이루고있지만최근에는중국, 인도, 베트남, 인도네시아등의아시아시장이급성장을하고있는추세이다. 프로바이오틱시장은건강한삶을추구하는사회적분위기에힘입어앞으로지속적인발전이예상된다. 그러나최근에는유럽을중심으로세계주요시장에서과학적으로충분히입증되지않은프로바이오틱제품의기능성표기를제한함으로써소비자의건강안전을지키려는움직임이거세지고있는실정이다. 그러므로건강기능성제품임을증명하기위해서는다양한방법을통해과학적근거를제시해야할것으로보인다. In vitro 및 in vivo 연구를통한효능검증만으로는충분하지않으며이와함께사람을대상으로한임상연구수행이기능성표시를할수있는필요조건인것으로알려져있다. 본문에서는생균제품위주로이루어져있는프로바이오틱시장에서제품의기능을개선하기위한개발동향과넓은의미에서프로바이오틱제품으로구분될수있는사균체를포함하는제품과박테리오신 (bacteriocin) 함유제품등에대해기술하고자한다. 또한건강기능식품으로서뿐만아니라치료용약물을생산, 전달하는의약품으로서유산균을개발하려는노력을설명하고, 최근프로바이오틱기업들의당면과제로떠오르고있는프로바이오틱제품의안전성과기능성표시에대한강화된규정에대해기술하고자한다. 유산균코팅기술 프로바이오틱스는생균을섭취한후사멸하지않고장까지살아서도달한후정착, 생장을통해최대의건강편익 (health benefit) 을제공할수있다. 이러한점에서섭취한유산균이위와십이지장 (duodenum) 을거치면서여러가지생물학적소화반응을견뎌내고회장 (ileum) 과같은소장의말단이나대장 (colon) 에이르는것이매우중요하다. 대부분의유산균은편성혐기성세균으로서산소에노출될경우급격히사멸한다. 한편, 유산균제조공정은크게유산균발효, 균체회수, 동결건조의과정으로이루어지는데, 발효후공정에서산소노출을최소화하는것이제품의품질을유지하는최선의방법이다. 이와더불어공기중의수분, 온도조건등은제품의저장과유통안정성및 2 차제품제조과정에서가공안정성에큰영향을미친다. 따라서고품질의유산균제품이되기위해서는유산균섭취시내산성및내담즙성이강화되어야하며, 높은가공안정성및유통안정 성을위한보호장치가요구된다. 프로바이틱스의기능성에대한수많은과학적근거에도불구하고시장에서유통되는제품들이실제로이러한기능성을가지고있는지에대한의문은여러학자들에의해제기되어왔다 [4-6]. 이러한의문들은결국제품에포함된균주의조성과생존률이표기사항과차이가있기때문이다. 그러므로섭취된유산균의높은장도달률과유통과정에서의안정성유지는프로바이오틱제품의기능성과품질을보장하는매우중요한요소이며유산균의안정성을높이는기술은제품의경쟁력과직결된다. 유럽에서는유산균의장도달률을유산균을캡슐로싸거나코팅하는기술을사용하고있다. 세계적인유산균제조회사인덴마크의 Chr. Hansen 은 hydroxypropyl methylcellulose 와같은 cellulose polymer 를 acacia gum 이나 propylene glycol 과혼합하여유산균을 film 코팅하는기술을사용하고있으며, 스위스의네슬레 (Nestle) 는유산균에동물성및식물성단백질과 lactic fat 을첨가하여제조하고있다. 캐나다의로쎌 (Institut Rosell-Lallemand) 은 micro encapsulation 기술을이용하여유산균을캡슐로보호함으로써고온또는산성조건하에서도유산균이높은생존율을가지도록하였다. 또한 STAR (Optimal STmach Acid Resistance) 라는 enteric coating 기술을사용해서유산균을코팅하여위와같은낮은산성조건에서도거의 100% 의유산균이생존하도록하는기술을개발하였다. 이외에도식물성지방원료를이용하여유산균을코팅하는방법과 lipid powder (natural powder, oils, wax, fatty acid 등 ) 를이용하여유산균체표면을코팅함으로써내산성이향상되도록방법등이각각미국과일본에서개발된바있다. 국내에서도여러가지다양한재질을이용한유산균을코팅하는기술이개발되어특허출원되어있다. CJ 제일제당 ( 특허출원번호 : ) 은유산균을오일로 1 차코팅시킨후연질캡슐로 2 차코팅하여빛, 산소, 수분을효과적으로차단시킴으로써장도달율및유통기간내사멸율을최소화할수있는기술을개발하였으며, 키토라이프 ( 출원번호 : ) 는알긴산과저분자수용성키토산을이용하여코팅하는방법을개발하였다. 케비젠 ( 출원번호 : ) 은유산균다중마이크로캡슐기술을출원하였는데즉, 유청분말, 저지방탈지분유, glucose 를 glycerol 과혼합하여유산균을 1 차코팅하고정제가공유와폴리글리세린지방산에스테르및글리세린호박산지방산에스테르를혼합균질화시켜 2 차코팅을한후최종적으로탄수화물, 단백질성분및검류증점제, 유화제를혼합하여균질화시켜최종적으로유산균다중마이크로캡슐을제조하는방법을특허출원하였다. 한편, 한국생명공학연구원 ( 출원번호 : ) 에서는유산균을미생물유래의레반 (levan) 을이용하여폴리머형태로코팅하고, 이를금속알기네이트비드 (alginate bead) 에포집시키는방법을사용하여유산균의생존율및안정성을향상시키는기술을개발한바있다. 유산균코팅기술의선두주자인쎌바이오텍의경우 4 세대코팅기술을적용하고있는데, 유산균을단백질로 1 차코팅한후여러가지다당류로 2 차코팅하는기술이다. 이기술의

3 KSBB Journal 305 핵심은 유산균을 둘러싼 코팅층이 주위 ph에 의해 벗겨 지 도록 하는 것이다 (ph-dependent uncoating mechanism). 즉, 단백질 코팅층이 위산과 같은 낮은 ph 조건하에서는 코팅이 유지되는 반면 소장의 말단부위나 대장에서와 같이 ph가 중성인 곳에서 코팅이 벗겨지도록 함으로써 장까지 도달한 유산균의 생존율을 크게 향상시킴으로써 장에서 유산균 고유의 생리활성이 발휘될 수 있도록 하였다 (Fig. 1). 이 기술은 또한 다당류 코팅에 의해 소화효소 등에 노출되 는 표면적을 최소화 시킨 장점을 가지고 있다. Fig. 1. ph-dependent release of doubly coated L. acidophilus cells. Doubly coated L. acidophilus cells remain mostly uncoated and conglomerated at ph 4, which is the ph of the stomach after meal (a), begin to be released from the coats as ph rises (b), and are fully released at ph 7, the ph in the intestine (c). The cells were photographed at magnification of 1,000. 유산균 제제 및 생균수 유산균에 의한 probiotic effect의 근거는 수 많은 연구 논문을 통해서 증명되어 왔으며 장내 미생물총의 조성에 영향을 미치거나 섭취한 유산균과 장관세포와의 상호작용 에 의해 일어난다고 알려지고 있다. 그러나 기대하는 건강 편익을 얻기 위해 유산균제제 (단일유산균 혹은 복합유산 균제제)의 형태 및 최적 생균수에 대한 근거는 매우 빈약 하다. 유산균은 종에 따라서 최적서식지가 다르다. 예를 들 어 Lactobacillus에 속하는 종들은 주로 소장에서 서식하고 Bifidobacterium은 주로 대장에서 서식하는 것으로 알려져 있다. 섭취된 유산균은 장정착을 통해 probiotic effect를 발 휘할 수 있기 때문에 최적 서식지가 다른 복합유산균제제를 섭취하는 것이 최대의 건강편익을 얻는 올바른 유산균 섭취 방법이라고 할 수 있다. 이와 관련하여 Dunne 등 [7] 및 Rolfe [8]는 프로바이오틱스는 여러 종류의 strain으로 이루 어져야 한다고 제안한 바 있다. 가장 큰 유산균 시장을 형성하고 있는 유럽에서는 약 10년 전 만하더라도 single-species probiotics가 주로 유통되었으 며 이 후 3~5종류의 유산균이 포함된 제품이 출현하고 현재 는 덴마크, 독일, 핀란드 등을 중심으로 4~12종의 유산균을 사용하여 만든 제품들이 선호되고 있다. 유럽의 유산균 원말 시장도 과거 단일 종 또는 2~3종 혼합제품이 판매되던 것이 현재는 5~8종의 유산균이 혼합된 제품이 선호되고 있다. 한편 유산균 발효기술이 발달하면서 지금은 세계적으로 1011 cfu/g 이상의 유산균 원말이 생산되고 있다. 일반적으로 Bifidobacterium은 Lactobacillus보다 산소노출에 훨씬 취약 하므로 생산에 어려움이 있으며 높은 생균수를 확보하기란 쉽지 않다. 그러나 최근에는 발효기술의 발달과 함께 높은 생산력과 안정성을 확보할 수 있게 되었으며 이는 곧 프로 바이오틱스 제품의 질적 향상으로 이어지게 되었다. 유럽 시장에서 일반적인 완제품의 생균수는 하루 복용량 기준으 로 cfu/g 이상으로 정착되고 있으나 1010 cfu/g 이상 의 프로바이오틱스 제품에 대한 선호가 생기기 시작하였 다. 이는 곧 유산균 시장이 고가 제품 시장으로 이동 중임을 의미하는 것이다. 프로바이오틱스 제품은 미생물을 포함하는 기능성식품이 기 때문에 생산 및 유통 과정에서 다른 종류의 미생물에 의한 오염에 각별한 주의 및 관리가 요구된다. 국내법에 의하면 완제품은 대장균 검출 결과가 음성이면 규격에 적합한 것으 로 간주되나 외국의 경우 보다 엄격한 기준이 적용된다. 예를 들어 유럽약전 (European Pharmacopoeia, EP)은 구강용 비수 제품 (non-aqueous preparations for oral use)에 대해 TAMC (total aerobic microbial count)는 103 cfu/g 미만, TYMC (total yeasts/moulds count)는 102 cfu/g 미만으로 규정하고 있다. 또한 ISO (International Organization for Standardization) 기준에 의한 시험검사를 요구하기도 하는데 대표적으로 ISO 4832 (coliform, 10 cfu/g 미만), ISO 6579 (Salmonella sp., 25 g중 비검출), ISO 7251 (E. coli, 1 g 중 비검출), ISO

4 (Listeria monocytogenes, 25 g 중비검출 ), ISO (Staphylococcus aureus, 10 cfu/g 미만 ), ISO 7954 (yeast 와 mold, 100 cfu/g 미만 ), 그리고 ISO 4833 (non-lactic acid bacteria, 2,500 cfu/g 미만 ) 등이적용된다. 따라서해외시장에서통할수있는경쟁력있는제품이되기위해서는오염도검사강화가필수적으로뒷받침되어야할것이다. 유산균사균체 1989 년 Fuller 는 Probiotcis 를 장내균종을개선시켜줌으로써숙주에게유익한영향을주는생균제제 라고정의하였고 [9], 살아있는미생물로서의정립이이루어졌으나, 1999 년 Salminen 등이 숙주에유익한작용을갖는미생물또는미생물의성분 으로정의함으로 Probiotcis 의범위를사균으로까지확대시켰다 [10,11]. 유산균사균체는생균의반대되는개념으로서발효를통해얻어진생균과대사산물들을열처리등에의해균의성장이일어나지못하도록한형태로서세포질 (cytoplasm), 세포벽 (cell wall), 박테리오신 (bacteriocin) 등의항균활성물질, 다당류 (polysaccharide), 유기산등을포함한다. 국내에서는항균활성을바탕으로하여설사치료를위한원료의약품으로주로많이사용되고있으며 in vitro 및 in vivo 실험을통해면역조절기능 [12,13], 독소제거 [14] 등과같은다양한효능을가지고있을가능성이제시되고있다. 유산균사균체제품은생균제품과비교하여높은안전성과안정성을가지고있다. 특히높은안정성으로인하여보관이용이하고유통기간을늘일수있다는장점을가지고있다. 따라서사균체제품은건강기능식품, 식품첨가제, 의약품, 동물사료등과같은기존의유산균생균이적용되어온분야외에도화장품원료로도적용이가능하다. 또한항생제사용에대한규제가강화되고있기때문에대체제로서의활용성과아직사균체제품생산에본격적으로뛰어든업체가손에꼽을정도이기때문에시장성과성장가능성은크다고할수있다. 유산균사균체제품중가장대표적인예로서프랑스의 Lacteol 사의 Lacteol Forte 를들수있다. 이제품은 L. acidophilus 사균체를포함하고있으며장점막세포에병원성세균의부착을방해하여정장작용을하는것으로알려져있다. 또한일본니치니치제약의 FK-23 은유산구균을열처리한사균체제품으로서면역활성기능을규명하여 c 형간염치료제로개발하였으며, 또다른일본기업인칼피스도 L. acidophilus L-92 의사균체가면역조절활성이있다는것을밝힌바있다. 국내기업인쎌바이오텍이생산하는 Prolac-T 는 L. acidophilus 의사균체로서설사의원인균인병원성대장균, 장티프스, 이질균등의성장을억제하고장내독소생성균이장점막세포에부착되는것을막아배설시킴으로써세균성대장염의발생을차단하는효과를가지고있다. 또한최근에는사균수를 cell/g 대로높여만든고단위사균함유제품을생산함으로써장내세균총 (intestinal flora) 의균형이빠른시간안에회복될수있도록하였으며 장관감염예방능력을향상시켰다. Prolac-T 는국내제약회사들에원료의약품으로제공되고있을뿐아니라덴마크의 Actavis, 프랑스의 Da Pharma, 인도네시아의 Kalbe 사등이생산하는제품에도사용되고있다. 박테리오신 (Bacteriocin) 함유제품 박테리오신은세균이생산하는항균활성펩타이드 (antimicrobial peptide) 로서오래전부터기존항생제를대체할수있는안전한항균물질로서많은주목을받아오고있다. 특히유산균이만들어내는박테리오신은높은상업적활용가능성때문에특별한관심의대상이다. 각종유산균이만들어내는박테리오신은의약품, 식품보존제, 치즈나맥주와같은식품제조공정에필요한첨가제, 수산또는축산사료첨가제, 화장품산업등에응용될수있다. 유산균이만들어내는대표적인박테리오신은 nicin 이다. Nicin 은 1933 년에발견된이후로수십년간가장많이연구되어왔으며 1950 년대에영국에서처음으로유통되기시작하여음식물첨가제로허가받은유일한박테리오신이다. 덴마크의 Danisco 는 nicin 을상업화하여 Nisaplin 과 Novasin 이라는제품을판매하고있다. 한편, 오스트레일리아의 Quest 사는 Pediococcus acidilactici PA1 이생산하는 pediocin 을함유하는발효물을판매하고있는데이제품은 pediocin 의 Listeria monocytogenes 에대한항균활성을이용해식품보존제로사용되고있다. 국내의경우유산균의박테리오신을활용한제품개발은미미한편이며쎌바이오텍은 P. pentosaceus 유래 pediocin 이함유된 Freeteria 와 L. plantarum, P. pentosaceus, 및 Lactococcus lactis 의발효액의혼합건조물인 Lactocin-W 을개발하여시판하고있다 [15]. 최근에는 Enterococcus faecalis SL-5 가생산하는 enterocin 이 Listeria 또는 Staphylococcus aureus 등과같은병원성세균외에도여드름원인균인 Propionibacterium acnes 에높은항균활성을가지는것을발견하고이 enterocin 이함유된발효여액건조농축물 Lactopad 를개발하였다 [16]. Lactopad 는여드름환자를대상으로한임상을통해안전성과효능검증을마친후핀란드및폴란드등에서이미제품으로시판중에있다. Genetically engineered LAB 프로바이오틱스는자연에서분리되어고유의특성을기반으로하여오랜동안기능성식품으로서소비되어오고있다. 하지만미래에는이러한기능성을보다적극적으로활용하기위해서유전공학기술이적용된유전자변이유산균이개발되어시판될것으로예상된다. 유전자변이유산균개발은기존의 probiotic effect 를강화하거나새로운 probiotic effect 를부여하는방법으로이루어질수있다. 예를들어박테리오신의안정성을증가시키거나항균스펙트럼에변화를줌으로써산업적가치를높이는것은전자에해당되는것

5 KSBB Journal 307 이며, 다른종에서유래한항암단백질을발현시키는것은후자에해당한다. 유전자변이유산균개발은앞으로여러산업분야에적용되어파급효과를불러올수있겠지만특히의료산업에미치는영향이매우클것으로예상된다. 한편세균을약물전달체 (drug delivery vehicle) 로이용하여난치병을치료하려는기술인 bacterial therapy 는약물을병변위치에특이적으로전달이가능하기때문에부작용을최소화할수있으며치료비로인한경제적부담을크게줄일수있다. 이와관련하여 B. longum, B. adolescentis 등의유산균, Escerichia coli, Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes 등의병원성균, Clostridium 등과같은다양한세균들이약물전달체로개발되어왔으며, 이중유산균은다른세균들에비해오랜동안식품에사용되어왔을만큼안전성이높다는장점을가지고있다. 유산균을이용한유전자변이주개발은국내에서서울대학교지근억교수가비피더스균에서유전자발현시스템을구축하여 endostatin 과같은항암활성단백질발현에성공한바있으며주 ) 바이오리더스는유산균세포표면에병원성바이러스의항원단백질을발현하게함으로써질병예방을위한 vaccine 개발에성공한바있다. 건강기능식품으로서유산균제품을생산하고있는쎌바이오텍도최근유산균을이용한치료의약품개발에뛰어들었으며김치에서분리한 P. pentosaceus 에서항암단백질및면역조절물질인 cytokine 발현을위한시스템개발에나서고있다. 해외의경우여러종류의질환을치료하기위한프로바이오틱스들이개발되고있다. 구강내정상세균총의일종으로충치 (dental caries) 의원인균인 Streptococcus mutans 의 lactate dehydrogenase 유전자를비활성화시킨후 wild-type strain 과치환하는기술 (replacement therapy) [17], single chain anibody 를생산하는 S. mutans 에의해병원균, 독소, cytokine 등을비활성화시키는기술 [18], 췌장기능부전 (pancreatic insufficiency) 치료를위해 lipase 과발현 Lactococcus lactis 제조기술 [19] 등이대표적이다. 유전자변이유산균을이용하여 vaccine 이나치료제로개발할경우안전성이가장우선적으로고려되어야할것이다. 이를위해서단백질발현시스템이 food grade 가되어야할것이며, plasmid 또는 chromosome 상에서발현시킬것인지를결정해야할것이다. Plasmid 를이용할경우발현량에서이점이있겠지만장내에서 horizontal gene transfer (HGT) 의문제가발생할수있기때문에 chromosome 상에서발현하는것이가장안전한발현방법일것이다. 또한유전자변이주가아무런제어장치없이환경으로유출될경우발생할문제를막기위한안전장치마련이매우중요하다. 안전성강화및기능성표시규제 대부분의프로바이오틱스제품에는 Lactobacillus 또는 Bifidobacterium 에속하는유산균들이주로사용되고있으며, 아토피, 과민성장증후군, 항생제유발설사, 여행자설사 (traveller s diarrhea), 여성질증 (vaginosis) 등의질환에 대한효능을표기하고있다. 이와같이다양한효능을가진제품들이시장에서유통되고있지만이들제품에사용된균종및효능에대한객관적이고과학적인근거는사실상빈약한편이다. 프로바이오틱스의효능은일반적으로 strain 특이적인것으로받아들여지고있으며특정 strain 이나타내는효능이같은종의다른 strain 에적용될수없다. 따라서잠재적프로바이오틱스를분리하여제품화하기까지는매우복잡한검증단계를거쳐야한다 (Fig. 2). 이과정에서가장중요하면서기본이되는것은분리된 strain 를정확히동정하고병원성 (pathogenicity), 항생제내성 (resistance) 및감수성 (susceptibility) 등과같은특성을파악하는것이며, 이는곧프로바이오틱스제품의안전성과직결된다. 이러한점은지금까지프로바이오틱스로알려진많은 strain 들의들에대한동정결과가상당부분오류가있다는보고들에서분명히알수있다 [21,22]. 이와같은현실에대해 FAO/WHO 와같은권위있는기구들은프로바이오틱스의안전성기준을강화하기위해여러가지기준을제시하고있으며특히, 유럽식품안전청 (EFSA, European Food Safety Authority) 은 영양과건강기능성청구에관한규정 (EC regulation on nutrition and health claims) 을통해무분별한건강기능성표시를제한함으로써식품의안전성을확보하고이를통해소비자를보호하려하고있다 [23]. 프로바이오틱스제품의건강기능성청구는위규정중제 13 및 14 조의기준을통과하는것이관건이다. 최근에 EFSA 는프로바이오틱스에관한지침을공표하였는데이지침에따르면공인된방법을통해 species 수준뿐아니라 strain 수준까지동정을해야하며국제명명규약에따라명명을해야한다고제시하고있다. 또한 EFSA 는 antibiotic resistance, toxin/virulence factor 에대한 genetic stability 의결과도요구하고있으며특히, Probiotic 이라는단어의상업적이용은인체에대한연구내용이뒷받침되어야한다고발표하였다. 따라서 strain 동정및안전성이 EFSA 기준을통과하지못하거나사람의건강에유익성을제공한다는근거가부족한 strain 을포함한제품인경우기능성표시를위한 health claim 이거절될수있다고밝히고있다. 예를들어크리스챤한센의대표유산균주인 B. animalis ssp. lactis Bb-12 과 L. acidophilus LA-5 가포함된복합제제는그동안의임상결과를토대로유해균억제효능과면역활성강화라는기능성을청구하였으나 B. animalis ssp. lactis Bb-12 와달리 L. acidophilus LA-5 의동정및특성파악자료가불충분하다는이유로청구된 health claim 이거절되었다 [24]. 또한네덜란드의세계적건강기능식품회사인 DSM 의균주 B. animalis Lafti B94, L. casei Lafti L26 및 L. acidophilus Lafti L10 또한각각면역활성강화및장내균총정상화의기능성을청구하였으나 genetic typing 및 characterization 에대한충분한자료를제시하지못해청구가거절된바있다 [25]. 한편스웨덴의 Probi 사는대표유산균인 L. plantarum 299v 을이용한임상연구결과를통해면역력강화와장내균총정상화의기능성을청구하였으나유산균섭취가증상개선에기여했다는근거가부족하다는

6 308 이유로거절되었다 [26,27]. 그러므로앞으로는 16s rdna sequencing 에의한 species 의동정뿐만아니라 DNA-DNA hybridization, RAPD (Random Amplification of Polymorphic DNA), PFGE (Pulse Field Gel Electrophoresis) 등과같은 genetic typing 을통해 strain 수준의동정이필수적으로이루어져야할것이다. 이를통해제품에사용된 strain 의정확한분류뿐만아니라지금까지알려지지않은전혀새로운 strain 임을증명해야한다. 또한임상을통해효능및안전성이최종적으로검증되어야한다. 특히, 임상의경우최소한서로다른두인종을대상으로실시하여일관된효능및안전성을증명하는것이중요할것이다. 국내기업의경우국내와유럽에서의임상을진행하는것이 EFSA 의기준을통과하는데유리할것으로판단된다. 이와같이유산균또는유산균을포함하는제품에대한안전성검증및기능성표시에관한규정은전세계적으로점점강화될것으로예상되며따라서유산균제품을생산하여시장에판매하기위해서는이러한강화된상황을고려하여준비하고대비해야시장경쟁력을가질수있을것이다. 따른 cause and effect 관계를증명하는데실패하거나충분한 strain 동정자료를제시하지못함으로써 EFSA 의기준을통과하지못하였을뿐만아니라향후이러한기준을충족시키지못할경우프로바이오틱스에의한기능성표시를제한받을수밖에없기때문이다. 한편자유무역협정 (FTA) 체결은무역환경의새로운변수로떠오르고있다. 특히, 작년에최종적으로타결된한 -EU 간 FTA 가의회비준을통해발효가되면제품판매를위한인증을받기위해개별국가에신청하여평균 6 개월씩소요되는기간이대폭단축될것으로예상된다. 또한한국에서실시한임상시험결과나국내 fgmp 인증등도상호인정을받을수있을것으로예상된다. 따라서이와같은유리해진환경을적극적으로활용하기위해서국내업체들의제조능력향상및품질관리가뒤따라야할것이다. 세계최대의유산균시장이며까다로운위생기준을적용하고있는유럽의기준을통과하기위해서는프로바이오틱스제품의오염기준수치를더욱강화해야할것으로판단된다. 최근일본을비롯한유럽시장에서는식물성유산균을포함하는제품들이큰인기를끌고있다. 김치에서분리되는 L. plantarum 등이대표적인식물성유산균이라고할수있는데한국식품의세계화를위해서기능성이우수한김치유산균을발굴하고임상연구를통해효능입증에주력해야할것이다. 이와관련하여우리나라고유의프로바이오틱스제품을개발하고경쟁력을가지기위해서는프로바이오틱스및인체미생물연구분야에정부의대폭적인지원이뒷받침되어야할것이다. 요약 Fig. 2. Procedure for the isolation and characterization of novel strains with putative probiotic status [20]. 향후전망 프로바이오틱스제품의기능성과안전성에대한검증및규정이강화되고있으며이를대비하는것은현재프로바이오틱기업들이직면한과제이다. 현재유통되고있는대부분의프로바이오틱제품들이특정질환에대한개선효능을앞세우고있기때문에이러한대비는매우중요하다고할수있다. 앞서설명한예들에서볼수있듯이오랜동안프로바이오틱스로서인식되어온 strain 들도임상을통해섭취에 프로바이오틱스는위장관에서고유의생리활성을발휘하기때문에섭취후최대한장까지사멸하지않고도달하도록하는코팅이나 encapsulation 기술이개발되어왔다. 이와함께제품의형태도여러종류의유산균이포함된 multispecies probiotics 가선호되는추세이며높은생균수를가지는제품들이개발되고있다. 프로바이오토틱시장은현재까지생균중심의제품들이대부분을차지하고있으나사균체제품또는박테리오신과같은항균물질을포함하는제품또한다양한분야에적용될수있고생균제와비교하여여러가지장점을가지고있어관련제품개발이이루어져야할것으로보인다. 프로바이오틱제품들은살아있는생균제로서질환특이적효능을바탕으로개발되고있으나질환개선효능표시에대한규제가강화되고있어이에대한대비가필요하다. 이를위해제품에사용된 strain 의동정, 안전성및기능성에대한과학적증거가제시되어야할것이며임상을통한안전성과효능에대한검증자료가필요할것으로보인다. 이와같은프로바이오틱스제품의헬스클레임에대한엄격해진검증은앞으로프로바이오틱시장에큰영향을미칠것으로판단된다.

7 KSBB Journal 309 접수 :2010 년 7 월 25 일, 게재승인 :2010 년 8 월 24 일 REFERENCES 1. Kassinen, A., L. Krogius-Kurikka, H. Makivuokko, T. Rinttilä, L. Paulin, J. Corander, E. Malinen, J. Apajalahti, and A. Palva (2007) The fecal microbiota of irritable bowel syndrome patients differs significantly from that of healthy subjects. Gastroenterology 133: Young, V. B. and T. M. Schmidt (2004) Antibioticassociated diarrhea accompanied by large-scale alterations in the composition of the fecal microbiota. J. Clin Microbiol. 42: Swidsinski, A., A. Ladhoff, Pernthaler, S. Swidsinski, V. Loening-Baucke, M. Ortner, J. Weber, U. Hoffmann, S. Schreiber, M. Dietel, and H. Lochs (2002) Mucosal flora in inflammatory bowel disease. Gastroenterology 122: Fasoli, S., M. Marzotto, L. Rizzotti, F. Rossi, F. Dellaglio, and S. Torriani (2003) Bacterial composition of commercial probiotic products as evaluated by PCR- DGGE analysis. Int. J. Food Microbiol. 82: Hamilton-Miller, J. M., S. Shah, and J. T. Winkler (1999) Public health issues arising from microbiological and labelling quality of foods and supplements containing probiotic microorganisms. Public Health Nutr. 2: Temmerman, R., I. Scheirlinck, G. Huys, and J. Swings (2003) Culture in dependent analysis of probiotic products by denaturing gradient gel electrophoresis. Appl. Environ. Microbiol. 69: Dunne, C., L. Murphy, S. Flynn, L. O Mahony, S. O Halloran, M. Feeney, D. Morrissey, G. Thornton, G. Fitzgerald, C. Daly, B. Kiely, E. M. Quigley, G. C. O Sullivan, F. Shanahan, and J. K. Collins (1999) Probiotics: from myth to reality. demonstration of functionality in animal models of disease and in human clinical trials. Anton. Leeuw. 76: Rolfe, R. D. (2000) The role of probiotic cultures in the control of gastrointestinal health. J. Nutr. 130: 396S-402S. 9. Fuller, R. (1989) Probiotics in man and animal. J. Appl. Bacteriol. 66: Lee, Y. K., K. Nomoto, S. Salminen, and S. L. Gorbach. (1999) Handbook of Probiotics. John Wiley & Sons, New York. 11. Salminen, S., A. Ouwehand, Y. Benno, and Y. K. Lee (1999) Probiotics: how should they be defined? Trends Food Sci. Technol. 10: Li, N., W. M. Russell, M. Douglas-escobar, N. Hauser, M. Lopez, and J. Neu (2009) Live and heat-killed Lactobacillus rhamnosus GG: effects on proinflammatory and anti-inflammatory cytokines/chemokines in gastrostomyfed infant rats. Pediatr. Res. 66: Hirose, Y., S. Murosaki, Y. Yamamoto, K. Muroyama, Y. Miwa, A. Fujishima, and B. Lynch (2009) Safety studies of LP20 powder produced from heat-killed Lactobacillus plantarum L-137. Regul. Toxicol. Pharmacol. 54: Kabak, B. and I. Var (2008) Factors affecting the removal of aflatoxin M1 from food model by Lactobacillus and Bifidobacterium strains. J. Environ. Sci. Health B. 43: Kim, D. and M. J. Chung (2004) A probiotics condensate mixture: Novel antimicrobial application. Nutrafoods 3: Kang, B. S., J. G. Seo, G. S. Lee, J. H. Kim, S. Y. Kim, Y. W. Han, H. Kang, H. O. Kim, J. H. Rhee, M. J. Chung, and Y. M. Park (2009) Antimicrobial activity of enterocins from Enterococcus faecalis SL-5 against Propionibacterium acnes, the causative agent in acne vulgaris, and its therapeutic effect. J. Microbiol. 47: Hillman, J. D. (2002) Genetically modified Streptococcus mutans for the prevention of dental caries. Anton. Leeuw. 82: Kruger, C., Y. Hu, Q. Pan, H. Marcotte, A. Hultberg, D. Delwar, P. J. van Dalen, P. H. Pouwels, R. J. Leer, C. G. Kelly, C. van Dollenweerd, J. K. Ma, and L. Hammarström (2002) In situ delivery of passive immunity by lactobacilli producing single-chain antibodies. Nat. Biotechnol. 20: Drouault, S., C. Juste, P. Marteau, P. Renault, and G. Corthier (2002) Oral treatment with Lactococcus lactis expressing Staphylococcus hyicus lipase enhances lipid digestion in pigs with induced pancreatic insufficiency. Appl. Environ. Microbiol. 68: Lee, Y. K. (2009) Probiotic microorganisms. pp In: Y. K. Lee and S. Salminen (eds.). Handbook of probiotics and prebiotics. John Wiley & Son, Inc., New Jersey, USA. 21. Huys, G., M. Vancanneyt, K. D Haene, V. Vankerckhoven, H. Goossens, and J. Swings (2006) Accuracy of species identity of commercial bacterial cultures intended for probiotic or nutritional use. Res. Microbiol. 157: Hamilton-Miller, J. M. and S. Shah (2002) Deficiencies in microbiological quality and labelling of probiotic supplements. Int. J. Food Microbiol. 72: The European Union, Regulations (EC) No 1924/2006 of the European Parliament and of the Council of 20 December 2006 on nutrition and health claims made on foods. =CELEX:32006R1924R(01):EN:NOT.(2010). 24. EFSA panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies

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Pharmacotherapeutics Application of New Pathogenesis on the Drug Treatment of Diabetes Young Seol Kim, M.D. Department of Endocrinology Kyung Hee Univ

Pharmacotherapeutics Application of New Pathogenesis on the Drug Treatment of Diabetes Young Seol Kim, M.D. Department of Endocrinology Kyung Hee Univ Application of New Pathogenesis on the Drug Treatment of Diabetes Young Seol Kim, M.D. Department of Endocrinology Kyung Hee University College of Medicine & Hospital E mail : ycell2@yahoo.co.kr Abstract