Functional Evaluation and In Vitro Glucose-Lowering Activity of a Limosilactobacillus fermentum Fermented Probiotic Millet Malt Beverage using HepG2 Hepatocytes

수백만 명의 사람들에게 있어, 먹는다는 단순한 행위는 신체가 당을 관리하기 위해 벌이는 사투로 인해 복잡해집니다. 혈당을 조절하는 시스템이 제대로 작동하지 않을 때, 그 결과는 당뇨병이라 알려진 질환으로 이어지며, 이는 세포가 에너지를 흡수하는 방식에 영향을 미치는 광범ئ적인 건강상의 과제입니다. 최근 몇 년 동안 과학자들은 수조 마리의 작은 생명체들이 거주하는 거대한 내부 생태계인 장에 주목해 왔습니다. 프로바이오틱스라고 흔히 불리는 이 미생물들은 단순히 지나가는 승객이 아니라, 음식의 소화를 돕고 면역 체계를 훈련시키며, 심지어 신체가 당을 처리하는 방식에도 영향을 미치는 건강의 능동적인 참여자입니다. 많은 사람이 요거트나 다른 유제품을 통해 프로바이も틱스를 알고 있지만, 연구자들은 대안을 찾기 위해 점점 더 식물계로 눈을 돌리고 있습니다. 수천 년 동안 인류를 지탱해 온 수수와 같은 곡물은 섬유질과 영양소가 풍부합니다. 이러한 곡물을 발아시킨 후 유익한 박테리아로 발효시키면, 갈증을 해소하는 것 이상의 역할을 할 수 있는 새로운 무언가, 즉 음료로 변모하게 됩니다. 최근의 한 조사에서 핵심적인 질문은, 전통적인 반죽에서 추출한 특정 유형의 박테리아가 수수를 세포가 포도당을 더 효과적으로 흡수할 수 있도록 돕는 음료로 바꿀 수 있는지 여부였습니다.

연구진은 녹두 반죽 속에 숨겨진 막대 모양의 미생물인 Limosilactobacillus fermentum이라는 특정 균주를 찾는 것으로 연구를 시작했습니다. 그들은 이 유기체를 성공적으로 분리해 냈으며, 박테리아의 고유한 DNA 코드를 읽어 그것이 정확히 의도한 것이 맞는지 확인하는 과정인 유전자 시퀀싱을 통해 정체를 확인했습니다. 박테리아 스타터를 확보한 후, 연구진은 수수와 조 (pearl millet)라는 두 종류의 수수에 주목했습니다. 이 곡물들을 물에 담가 자연 효소를 활성화하는 발아 과정을 거친 뒤, 말려서 고운 가루로 만들었습니다. 음료를 만들기 위해 과학자들은 이 수수 가루를 물, 신선한 생강즙과 섞은 다음, 분리된 박테리아를 혼합물에 투입했습니다. 그들은 이 혼합물이 수수의 당분을 먹고 증식할 수 있도록 따뜻한 환경에서 3일 동안 그대로 두었습니다.

박테리아가 작용하는 동안, 그들은 측정 가능한 방식으로 음료를 변화시켰습니다. 혼합물은 중성 상태에서 시큼하고 톡 쏘는 수준으로 pH가 낮아지며 더 산성이 되었는데, 이는 박테리아가 유기산을 생성하고 있다는 신호입니다. 동시에, 박테리아가 에너지원으로 당을 소비함에 따라 액체 속의 당 함량은 감소했습니다. 발효 기간이 끝날 무렵, 음료는 생명력으로 가득 찼으며, 매 밀리리터당 수억 개의 박테리아 세포를 포함하고 있었는데, 이는 강력한 프로바이오틱스 공급원으로 간주될 만큼 높은 수치였습니다. 연구팀은 또한 발효 과정이 숨겨된 영양소를 깨운다는 사실도 발견했습니다. 음료는 체내의 해로운 분자들을 중화하는 데 도움을 주는 항산화제 역할을 하는 식물 속 천연 물질인 페놀 화합물이 풍부해졌습니다. 특히 수수를 기반으로 한 버전은 이러한 유익한 화합물의 수치가 매우 높았습니다.

이 새로운 음료가 해로운 침입자들과 싸울 수 있는지 확인하기 위해, 연구진은 E. coli와 Bacillus cereus를 포함한 몇 가지 흔한 질병 유발 박테리아를 대상으로 테스트를 진행했습니다. 발효된 수수 액체를 이러한 해로운 박테리아 근처에 두었을 때, 나쁜 미생물들의 성장이 멈추며 아무것도 생존할 수 없는 투명한 구역(zones of inhibition)이 형성되었습니다. 이 음료는 표준 항생제와 유사한 활성을 보였으나, 저해 구역의 크기는 스트렙토마이신(Streomycin)이 만들어낸 것보다는 낮았으며, 이는 천연 항균제로서의 잠재력을 확인시켜 주었습니다. 이러한 항균 능력은 높은 항산산화 함량과 결합하여, 이 음료가 감염과 산화 스트레스로부터 보호를 제공할 수 있음을 암시했습니다.

과학자들은 이어 사람들이 실제로 이 기능성 식품을 즐겁게 섭enc할지를 결정하는 요소인 맛과 향에 주목했습니다. 그들은 음료에서 방출되는 휘발성 가스와 화학 물질을 분석하기 위해, 본질적으로 인공 코와 혀 역할을 하는 첨단 전자 기기를 사용했습니다. 이 기계들은 발효되지 않은 원재료와는 구별되는 복잡한 향과 풍미의 프로필을 감지했습니다. 발효는 쓴맛을 내는 화합물을 분해하고 과일 향과 부드러운 산미와 같은 새로운 즐거운 노트를 생성했습니다. 인간 자원봉사자 패널이 음료를 맛보았을 때, 그들은 특히 수수 버전을 매력적이라고 평가하며 높은 점수를 주었습니다. 생강은 익숙한 따뜻함을 더해주었고, 발효 과정은 거친 느낌을 완화하여 영양가 있으면서도 목 넘김이 좋은 음료를 만들어냈습니다.

그러나 가장 결정적인 테스트는 인간의 간 세포로 알려진 HepG2 세포가 담긴 실험실 접시에서 이루어졌습니다. 이 세포들은 신체가 포도당을 어떻게 처리하는지 연구하는 데 자주 사용됩니다. 연구진은 세포를 발효된 수수 음료에 노출시키고 시간이 지남에 따라 어떤 일이 일어나는지 관찰했습니다. 그들은 음료로 처리된 세포가 처리되지 않은 세포에 비해 주변으로부터 더 많은 포도당을 흡수하기 시작한다는 것을 발견했습니다. 이러한 효과는 노출 12시간 후에 가장 두드러졌는데, 이 시간대에는 세포가 당을 받아들이는 데 더 효율적으로 변하는 것처럼 보였습니다. 수수 음료의 성능은 실험의 양성 대조군 역할을 한 표준 메트포르민(Metformin) 치료와 견줄 만한 유망한 항당뇨 효과를 보여주었습니다. 24시간이 지나면서 그 효과는 줄어들었지만, 중간 지점의 결과는 이 음료의 생리활성 화합물이 세포가 당을 더 효과적으로 사용하도록 자극할 수 있음을 시사했습니다.

테스트 전반에 걸쳐 연구진은 음료의 안전성을 확인했습니다. 그들은 발효된 음료가 간 세포에 해를 끼치지 않는다는 것을 발견했습니다. 실제로 세포는 건강하고 활발하게 유지되었으며, 음료가 세포 성장을 지원할 수도 있다는 일부 증거도 있었습니다. 이는 유익한 미생물과 그들이 생성한 화합물이 독성이 없음을 확인해 주었습니다. 연구는 특정 프로바이오틱스 박테리아를 말린 수수 및 생강과 결 더함으로써, 항산화제가 풍부하고, 해로운 박테리아와 싸울 수 있으며, 세포의 포도당 흡수를 돕는 데 효과적인 비유제품 음료를 만들 수 있다는 결론을 내렸습니다. 이러한 결과는 유망하지만, 연구진은 이것이 실험실 실험에 기반하고 있다는 점을 언급했습니다. 다음 단계는 이 음료를 살아있는 유기체와 궁극적으로 사람에게 테스트하여, 실험실에서의 이러한 이점이 실제 건강 개선으로 이어지는지 확인하는 것이 될 것입니다. 현재로서는, 이 연구는 고대의 곡물이 적절한 미생물과 결합했을 때 건강 관리를 위한 현대적인 도구로 변모할 수 있음을 보여줍니다.