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npj Science of Food 7권, 기사 번호: 21(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

프로바이오틱스 기능성 제품의 인기가 높아지면서 많은 주목을 받고 있습니다. 그러나 발효 과정에서 프로바이오틱스 특이적 대사를 분석한 연구는 거의 없습니다. 이 연구는 UPLC-QE-MS 기반 대사체학을 적용하여 두 가지 프로바이오틱 균주인 Lacticaseibacillus paracasei PC-01 및 Bifidobacterium youthis B8589에 의한 발효 과정에서 우유 대사체의 변화를 추적했습니다. 우리는 발효 0~36시간 사이에 프로바이오틱 발효유 대사체의 실질적인 변화를 관찰했으며, 중간 기간(36시간 및 60시간)과 숙성 단계(60시간 및 72시간)의 우유 대사체 간의 차이는 덜 분명했습니다. . 주로 유기산, 아미노산 및 지방산에 속하는 다양한 시점별 차등 대사산물이 확인되었습니다. 확인된 차등 대사산물 중 9개는 트리카르복실산 회로, 글루타메이트 대사, 지방산 대사와 연관되어 있습니다. 발효 말기에 피루브산, γ-아미노부티르산, 카프르산의 함량이 증가하여 프로바이오틱 발효유의 영양적 품질 및 기능적 특성에 기여할 수 있습니다. 이 시간 경과에 따른 대사체학 연구는 우유의 프로바이오틱스 특이적 발효 변화를 분석하여 우유 매트릭스의 프로바이오틱스 대사에 대한 자세한 정보와 프로바이오틱스 발효유의 잠재적인 유익한 메커니즘을 제공합니다.

발효는 효소의 작용으로 유기물이 완전히 분해되는 대사 과정입니다1. 발효유는 가장 중요한 발효 식품 중 하나이며, 건강에 좋은 식품이자 프로바이오틱스의 좋은 운반체로 인식됩니다2. 프로바이오틱스는 장관, 구강, 여성 생식 기관, 심지어 피부 점막층에도 널리 분포되어 있습니다. 발효유에 대한 프로바이오틱스 개입은 의사, 특히 전 세계 위장병 전문의의 큰 지지를 받고 있습니다3. 프로바이오틱 발효유가 혈청 콜레스테롤 저하, 면역 반응 강화, 장 건강 개선, 다양한 암 예방, 인지 장애 완화 등 소비자에게 다양한 건강상의 이점을 제공한다는 증거가 늘어나고 있습니다2. 이러한 효과는 펩타이드, 다당류, 지방산, 유기산, 비타민 및 γ-아미노부티르산(GABA)4과 같은 프로바이오틱 발효유의 다양한 기능성 성분에 기인할 수 있습니다. Lacticaseibacillus paracasei는 건강에 미치는 영향으로 인해 프로바이오틱 식품 산업에서 광범위하게 사용되어 왔습니다. 건강 관련 주장은 위장 건강뿐만 아니라 숙주 면역에도 국한되지 않으며, 최근 과학적 증거는 치주염 및 치아 우식증과 같은 구강 질환 완화에 대한 임상 효능을 뒷받침합니다5,6. 더 중요한 것은 일부 Lacticaseibacillus paracasei 균주는 우수한 발효 특성을 가지며 식품 발효에 사용될 수 있다는 것입니다6,7. 유익한 박테리아의 또 다른 그룹은 비피도박테리아입니다. 비피도박테리움 청소년(Bifidobacterium youthis) 종은 건강한 체중 유지8 및 변비 예방9 등 숙주 건강과 연결되는 인간 장내 미생물의 중요한 구성 요소이기 때문에 점점 더 많은 관심을 끌고 있습니다. 그러나 Bifidobacterium youthis는 생존력이 낮아 발효에 사용하기 어렵다10. 따라서 비피도박테리움 사토디스(Bifidobacterium youthis)를 발효 성능이 좋은 다른 균주와 복합 발효하는 것은 프로바이오틱스로서의 생존력을 높이는 하나의 선택이 될 것입니다.

이전의 일부 연구에서는 프로바이오틱스 발효유 대사체의 변화를 조사했지만, 대부분의 연구는 프로바이오틱스 특이적 기능과 그 과정에서의 대사를 분석하는 데 중점을 두지 않습니다1,11. Streptococcus thermophilus 및 Lactobacillus delbrueckii subsp. 불가리쿠스(bulgaricus)는 프로바이오틱스 우유 발효를 생성하기 위해 프로바이오틱스와 함께 사용되는 가장 일반적인 기본 스타터 박테리아입니다10. 그러나 발효 시 이러한 전통적인 스타터 박테리아와 프로바이오틱스를 함께 사용하면 프로바이오틱스 특이적 생화학적 효과 및 대사를 전통적인 스타터 박테리아와 구별하기가 어렵습니다. 따라서, 프로바이오틱스 특이적 대사에 대한 통찰력을 제공할 수 있는 우유 대사체에 대한 프로바이오틱스의 단일 효과를 조사하는 것이 흥미로울 것입니다. 또한, 발효가 끝난 후에도 생존 미생물의 지속적인 생리적 작용으로 인해 프로바이오틱스 제품의 우유 대사체의 숙성 변화가 발생할 수 있습니다. 이는 발효 중 및 발효 후 프로바이오틱 박테리아의 높은 생존력이 유익한 효과를 위해 중요하기 때문에 프로바이오틱 제품에서 특히 중요합니다. 그러나 이전 연구에서는 일반적으로 우유 발효 과정 중 대사산물 변화를 모니터링하는 데 초점을 맞추지 않고 숙성 변화만 분석하며, 이는 제품 품질과 안정성도 반영합니다11,12.

2 or <0.5). The significant thresholds are marked by the black dotted lines in the volcano plots. Differential metabolites between time points were evaluated using ANOVA at the 95% significance level (P < 0.05)./p>630 nm). For each sample, data from 500,000 cells were collected. Unstained samples and PI fluorescently stained bacterial samples were used as controls. Forward scatter-side scatter dot plots were drawn, and R1 gate was set to delineate target cells. A scatter plot with 488-513/26-Height-Log as the abscissa and 561-614/20-Height-Log as the ordinate was established to delineate the number of SYTO 9 positive and PI negative bacteria. A scatter plot with 488-710/45-Height-Log as the horizontal coordinate and 488-SSC-Area as the vertical coordinate was set up to enumerate absolute count microspheres. Total bacterial count = viable bacterial count/absolute count of microspheres × absolute count of microspheres concentration × dilution ratio./p>2 or <0.5) and P value (P < 0.05). Metabolic pathways annotation and enrichment analysis of differential metabolites were performed using the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes database (http://www.genome.jp/kegg/pathway.html). A schematic diagram of the study design was constructed by the online tool, BioRender (https://app.biorender.com/)./p>