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제목 포스트바이오틱스(Postbiotics)란 - 유산균생산물질 VS 유산균
작성자 두두몰 (ip:)
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  • 작성일 2018-09-06 18:08:21
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  • 조회수 644

포스트바이오틱스(Postbiotics)란 - 유산균생산물질 vs 유산균

 

 

1. 개략설명

 

포스트바이오틱스(Postbiotics)는 몸에 이로운 미생물류인 프로바이오틱스(Probiotics 유산균을 포함하는 유익균)가 식이섬유류인 프리바이오틱스(Prebiotics)를 먹이영양소로 대사하여 만들어내는 부산물로 유산균생산물질이라 한다. 포스트바이오틱스는 유산균을 섭취하면 몸에 좋다는 최종적인 이유가 되는 근본물질이다.

포스트바이오틱스는 대부분의 저분자화된 아미노산을 포함하며 세포, 혈액, 호르몬, 효소를 만들어내는 원료물질이기도 하다.



포스트바이오틱스의 체내 생산은 유익균이 장에 충분히 오래 머무를 때 가능해진다. 유익균이 장내에서 포스트바이오틱스를 생산할 충분한 시간을 필요로 하기 때문이다. 이렇게 몸에 유익한 부산물을 만들 수 있도록 오래 머무르는 성향을 항상성이라고 한다. 유산균을 생균으로 섭취해 몸에 유익한 효과를 가져올 수 있으려면 항상성이 중요한데, 생균으로 구강 섭취하는 프로바이오틱스 유산균들은 장에 오래 머무르지 못하고 배출되는 통과성 세균이기 때문에 항상성이 부족하다. 항상성 문제는 구강으로 섭취하는 생균 형태의 유산균류가 장에 머무는 시간이 짧아 장점막의 재생, 천연 항생물질 생성, 유해균 억제 등의 정상적인 작용을 못하기 때문에 장내 세균총의 균형을 유지할 수 없다는 의미로 볼 수 있다.

 

포스트바이오틱스는 위장 건강의 중요한 조절자인데, 프로바이오틱스 유익균이 각기 다른 포스트바이오틱스 화합물을 생성하여 몸을 이롭게 하는데, 그 종류는 대략 다음과 같다.

 

1. 단쇄 지방산 (Short-chain fatty acids, SCFAS) :이 화합물은 면역계의 중요한 부분이다. GI 트랙의 산 / 염기 균형을 최적화하고, 좋은 박테리아의 성장을 촉진하며, 병원체의 성장을 억제한다.

2. 항균 펩타이드 (AMPs)는 면역계의 중요한 부분이다. AMPs는 장내세균총에서 나쁜 박테리아의 성장을 억제하는 천연 항생제이다.

3. 비타민 B, 비타민 K 등 천연 활성 비타민

4. 수많은 아미노산을 포함한 각종 영양소

5. 칸디다 및 다른 효모의 성장을 억제하는 과산화수소

6. 생균 활성 효소 (CAZymes) : 생균 성 박테리아가 섬유를 분해하여 생균 성 화합물을 생성 하도록 한다.

7. 효소, 펩타이드, 테이코익산, 다당류, 세포 표면단백질, 유기산 등

8. 세포, 혈액, 호르몬 등의 원료물질

9. 그리고, 아직 발견되지 않은 수십만 가지의 생분해성 화합물이 있다고 추정된다.

 

의학계에서는 포스트바이오틱스를 아직까지는 유일하게 장내 유해균을 억제하고 유익균이 증식하는데 필요한 최적의 환경을 만들어주는 물질로 보고 있기 때문에 장내 세균총의 균형을 빠르게 회복하고 장건강을 개선하는데 가장 바람직한 대안으로 보고 연구를 진행하고 있다.

 

최근 장내세균총 검사 공식기관(한국***연구원)에서 시중 유산균 제품의 장내세균총 변화에 대한 최근까지 진행된 5천여번의 검사 결과는 의미있는 수준의 유해균 감소는 단 1(미국제품)이 있었고, 유익균 감소는 전무했다고 밝혔으나, 최근 순수국내 교차융합발효기술로 개발한 두두바이오의 포스트바이오틱스 제품인 것파인에서 유일하게 유해균 감소와 유익균 증가 결과가 동시에 나타났다고 밝혔다.

 

몸에 유익한 최종물질인 포스트바이오틱스가 장건강 뿐만 아니라 건강한 100세를 준비하는 고령화 사회의 생명물질로써 새로운 대안이 될 것을 기대하고 연구를 활발히 진행하고 있으나, 국내에서는 포스트바이오틱스에 대한 연구 활동이나 자료가 거의 없는 형편이다.

 

건강한 100세 삶을 바라는 고령화시대에 바이오산업의 국가경쟁력을 위해서라도 포스트바이오틱스 분야의 의학적 연구에 국가적 차원의 지원이 필요한 실정이다.



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2. 포스트바이오틱스와 장의 문제

 

의학이 아버지 히포크라테스는 모든 질병은 장에서 시작된다라고 말했고, 유산균의 아버지이자 장 전문가로도 잘 알려진 메치니코프도 인간 죽음은 장에서 시작된다고 말했다.

 

장건강은 장내세균총의 균형에 좌우된다. 장에는 1000여종의 미생물이 100조 마리 정도 존재한다. 정상적인 성인의 평균적인 장내 세균총 분포는 유익균 25%, 중간균 60%, 유해균 15% 정도로 구성되어야 한다. 만성적인 장내 세균총 불균형은 2형 당뇨와 암, 전신염증, 알레르기 피부염 등 면역계, 혈관계, 신경계의 심각한 질병과 연결된다. 유해균이 많이 증식하게 되면 분비된 독소와 가스로 인해 인체 면역세포의 약 70%, 항체생성세포의 80% 정도가 집중적으로 모여 있는 1차 면역방어선인 장점막이 훼손되고, 장 표면의 상피세포를 단단히 묶어주는 결합단백질을 녹여 상피세포들의 사이가 벌어지는 장누수(새는 장증후군 LGS Leaky Gut Syndrome)현상이 발생하게 된다.

 

상피세포 하단에는 혈관이 지나가게 되는데 틈새가 벌어진 상피세포 사이로 유해균에 의해 만들어진 독소들이 빠져나가 혈관으로 유입되면 전신으로 독소들이 퍼져나가면서 전심염증을 일으키게 되며, 특히 박테리아의 세포벽 성분인 지질다당류(Lipopolysaccharides)나 펩티도글라이칸 (Peptidoglycan)은 내독소로 작용하는 것들로서, 이들이 혈류로 유입되면 전신적인 염증을 유발하게 된다. 최근의 다양한 연구들에 의하면, 이러한 전신적 염증 상태가 혈관계 및 면역계 질환(, 알러지, 아토피 질환, 자가면역질환), 그리고 정신신경계 질환(자폐증, 알츠하이머, 우울증 등)의 기저 원인이라고 보고 있다. 또한 장의 혈관은 간으로 바로 연결되는 간문맥을 통해 간에 직접적으로 영양을 미쳐 결국 간에서 면역시스템에 의한 염증반응을 유발해 지방간, 간경화, 간섬유화 등의 만성 간질환과 만성 피로를 느끼게 한다. 모든 질병이 장에서 시작된다는 말이 이런 연유에서다.

 


특히, 육류화식으로 섭취된 고형화된 동물성 단백질이 위로 유입되면 위산으로 분해가 잘 되지 않아 분해가 덜 된 상태로 소장으로 넘어가게 된다. 이후 유익균들에 의해 저분자로 다시 분해가 되어야 할 단백질이 분해되지 않고 대장까지 가게 되면서 분해되지 않은 단백질들을 좋아하는 유해균들이 급격이 증식하고 음식찌꺼기가 부패되어 여러 독소 물질과 독한 가스를 만들어내 냄새가 독한 방귀의 원인이 되고 건강을 위협하게 된다. 뿐만 아니라 영양분을 충분히 흡수하지 못하고 변으로 배출하게 되어 변이 뜨지 않고 가라앉는 현상이 발생한다. 부변(변이 뜨는 현상)은 유익균에 의해 저분자로 분해된 영양분들이 충분히 잘 흡수되어 식이섬유류의 비소화성 찌꺼기만 남을 때 나타는 장이 건강하다는 좋은 신호다.

 

여러 가지 염증성 질환으로 인해 각종 항생제를 많이 먹게 되는데, 섭취된 항생제는 장내세균총을 완전히 무력화 시켜 유해균 뿐 아니라 유익균까지도 죽임으로써 이 후 섭취되는 음식물들에 의해 유해균을 더욱 급격히 증가시키는 악순환을 겪게 만든다.

 

유해균이 많은 이유로 발생되는 각종 질병 증상을 해결하기 위해 살아있는 유산균을 섭취하기도 한다.

그러나, 섭취된 유산균 생균의 장 정착은 위를 거치면서 강산성인 위산에 죽지 않고 통과해야 하고 소장으로 넘어가면서 십이지장에서 만나는 담즙산에도 견뎌야한다. 이미 이 두 단계만 되더라도 최근 캡슐화된 유산균 형태가 아니면 강한 산성에 거의 다 죽게 된다. 이 단계에서 캡슐덕분에 살아남아 소장과 대장에 이르더라도 기존에 장에 서식하고 있는 각기 다른 종류들의 터줏대감 균들이 있어서 외부에서 들어오는 새로운 균들이 장에 정착하지 못하도록 항생물질을 분비하여 섭취된 유산균들의 또 한번의 대량 살상이 이뤄지게 된다. 결국, 섭취된 거의 모든 유산균은 살아서 장에 정착하지 못하고 변과 함께 배출된다. 섭취한 유산균이 장에 정착하지 못하는 통과성 세균으로 유산균생산물질을 만들지 못하는 이유이다. 일반적으로 변은 수분을 약 70% 포함하는데, 80% 수준을 넘게 되면 설사가, 60% 수준으로 떨어지면 변비현상이 나타난다. 수분을 제외한 30% 정도의 고형분에서 약 1/3은 장내세균 및 그 사체들로 구성되어 배출되고 나머지는 비소화성인 식이섬유와 각종 소화 안 된 찌꺼기 등이 포함된다.

또한, 최근에 유산균을 생균으로 섭취하는 것에 대해서 안전성을 염려하게 하는 요소들이 등장하고 있다. 프로바이오틱스를 활용한 중증의 췌장염 환자들에 대한 임상시험에서 대조군(placebo group)에 비하여 사망율이 높아진 결과가 나온 바가 있었다. 이는 장누수의 문제가 있을 경우 살아있는 세균이 혈관에 유입되어 균혈증을 거쳐 패혈증으로 발전할 수 있는 가능성이 있음을 의심하게 하였다. 장내 유해균이 많아 장누수 증상이 있는 사람의 경우 유산균 생균을 과다하게 섭취하면 벌어진 상피세포 틈을 통해 유해균과 독소뿐만 아니라 유산균이 혈관으로 유입되어 패혈증을 유발할 수 있다는 연구결과들이 보고되고 있다. 실제로 한국에서는 20184, 50대 여성이 과다한 유산균을 섭취하고 패혈증으로 사망한 사건이 발생하기도 했다.

 

기사인용

 

살아 있는 유산균프로바이오틱스, 과잉 섭취 땐 자칫 생명 위협

[한국일보] http://hankookilbo.com/v/08b827cf98bc4641bfcd9439c8da014e

 

이 교수는 예컨대 LGG균은 세계에서 가장 많이 연구된 프로바이오틱스 균주이고, 국내 대부분 유업체도 LGG균 라이센스를 받아 기능성 식품 제품에 적용하고 있다하지만 2006년 스웨덴의 50대 여성이 매일 다량의 LGG균 식품을 먹다 패혈증으로 사망한 사례가 발생하면서 국제적으로 프로바이오틱스 부작용을 연구하고 있다고 했다.

실제 국내에서 2009년부터 지난해까지 건강기능식품 이상사례 신고센터에 접수된 프로바이오틱스 이상사례는 652건이다. 설사나 변비, 복통과 두드러기 등의 증상을 호소하는 사례가 많았다. 국제적으로도 2004~2007년 네덜란드 프로바이오틱스 임상 연구에서 락토바실리우스 카세이균을 투여한 사람 가운데 24명이 사망했다.

 

최근 이러한 프로바이오틱스 유산균의 부작용들을 개선하고, 인스턴트식품, 육류화식, 항생제 등으로 심각해진 현대인의 건강을 회복하기 위해 연구되는 것이 바로 포스트바이오틱스이다.

 

 


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3. 포스트바이오틱스의 생산

 

포스트바이오틱스는 장내에서 유익균들의 대사에 의해 자연스럽게 만들어지는 것이 가장 좋다. 섭취한 음식물의 단백질은 위를 거치면서 위에서 분비된 펩신(pepsin)에 의해 펩다이트(peptide)로 분해하고 이자액의 트립신(trysin)에 의해 보다 작은 분자단위로 가수분해되어 유리 아미노산(free aminoacid) 혼합물이 된다. 이렇게 생성된 유리 아미노산 혼합물인 포스트바이오틱스는 최종적으로 장점막세포를 생성하여 면역을 강화하고 장내세균총의 균형을 조절하며, 장을 활성화하게 되고 세포, 혈액, 호르몬, 효소 등의 생성물질로 작용하게 되어 신체를 건강하게 유지시켜 준다.

 


그러나 육류화식, 인스턴트식, 과도한 항생제 복용 등 다양한 원인에 의해 현대인들의 장내 세균총의 균형이 깨져 유해균들이 과도하게 증식하게 되어 장내에서 포스트바이오틱스를 충분히 만들기에는 역부족이다.

 

최근 우유, 계란과 함께 세계 3대 완전식품으로 꼽히는 콩의 발효를 통해 포스트바이오틱스를 대량으로 생산해는 연구들이 기업들을 중심으로 조금씩 진행되고 있다.

 

일본의 경우 콩발효 제품인 낫또를 중심으로 몇몇 기업들이 포스트바이오틱스를 연구개발하고 있으나 아직은 콩발효 시 발생하는 지독한 냄새로 인해 8%대 수준의 발효 한계를 넘지 못하고 있어 일부 학문적인 접근만 이뤄지고 있다.

 

그러나, 최근 국내 바이오기업인 두두바이오에서 3대 완전 식품 중 유일하게 식물성 식품인 콩의 발효를 통해 고농도의 포스트바이오틱스를 대량 생산할 수 있는 기술 개발에 성공하여 서울대병원, 한국의과학연구원, 에덴요양병원 등의 기관과 여러 병증에 대해 연구 및 임상실험을 진행할 예정이거나 마쳤고 , 미국국립보건원(NIH)과는 공동연구 및 공동특허출원에 대한 의견도 교환하는 등 그 효과도 검증된 것으로 알려져 국내 포스트바이오틱스 분야의 발전 가능성을 높혔다.

 

 

국내 순수 교차융합발효기술을 통해 개발된 두두바이오의 포스트바이오틱스 것파인은 콩발효 물질로써는 된장이나 청국장의 3.8% 수준의 발효율과 세계최고라는 일본 낫또의 발효율 4.6%에 비해 월등히 높은 약 80% 수준의 식용가능한 발효율을 세계 최초로 달성했고, 일본의 식품관련 정부기관인 일본식품실험연구원(Japan Food Research Laboratories)의 분석을 통해 그 성분을 검증한 것으로 보고되고 있다.

 



세계에서 유일하게 식용가능한 약 80% 수준의 콩발효를 통해 개발된 포스트바이오틱스 것파인의 경우는 8종의 김치유산균과 4종의 우유유산균으로 콩을 교차융합발효함으로써 8종의 필수아미노산 뿐만 아니라 20여 종의 복합 아미노산을 포함한 천연 L형 복합아미노산, 오메가-3 지방산(LNA), 가바(GABA), 식물성 여성호르몬인 이소플라본(isoflavone), 식이섬유 덱스트란(Dexgtran), 항균펩타이드, 항균유기산, 천연발효비타민(B1, B3, B6, C, D, E, 엽산) 등의 풍부한 영양소를 함유하고 있어서 불균형한 장내 세균총를 가장 자연스러운 방식으로 빠르게 개선하기에 충분한 수준에 이른 것으로 보고 있다.

 

 


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4. 포스트바이오틱스의 효능과 것파인

 

포스트바이오틱스는 우리 몸의 세포, 호르몬, 효소, 혈액을 만드는 원료 영양소로 작용하며, 장내 유해균을 억제하고 유익균을 증식시켜 장내 세균총의 균형을 유지한다.

 

실제로 20186월에 70세의 남성이 수년간 프로바이오틱스 것파인을 복용한 후 한국의과학연구원의 분변검사를 통해 장내 세균총 분포를 분석한 결과에 따르면, 실험자의 장내 유해균이 평균그룹 15%에 비해 현저히 낮은 4%로 나타났고, 유익균은 평균그룹 25%보다 높은 36%의 결과를 나타냈다. 더욱 놀라운 것은 유익균의 세부 분포인데, 아기들의 장내 세균총의 90% 이상을 차지한다는 유익균 중에 95% 수준을 유지한다는 비피도박테리움이 실험자의 경우에는 유익균의 99% 수준으로 나타나 포스트바이오틱스의 뛰어난 장개선 효과를 잘 나타낸 결과로 볼 수 있다.

 

직접적으로는 장내 유해균과 독소를 제거함으로써 과민성대장증상, (만성)변비, 설사 등의 장트러블을 짧은 시간에 개선하며, 장누수 증상을 빠르게 회복시켜 전신의 염증상태를 현저히 낮추는 효과가 있고, 영양분의 흡수가 빠르고 많아져 영양밸런스가 좋아지고 충분한 기력이 회복된다.

 

장내 세균총이 균형 잡히면 기존에 장문제로 발병하는 것으로 알려진 다양한 면역계, 혈관계, 신경계의 다양한 병증들의 호전 효과가 있다. 특히, 면역계통의 질환은 면역 세포의 70% 정도가 장에 집중되어 있기 때문에 포스트바이오틱스를 통한 장건강의 회복은 모은 면역 계통의 질환을 개선하는 것으로 알려져 있다. 현대인들이 많이 앓고 있는 당뇨의 경우에도 면역문제로 밝혀지고 있어 포스트바이오틱스를 통해 당수치를 현저히 낮추는 것으로 나타났다. 항 염증, 면역 조절, 항 비만, 항 고혈압, 저 콜레스테롤 혈증, 항 증식 및 항산화 작용, 혈당조절, 혈압조절 등에도 직접적으로 작용하는 것으로 연구결과 밝혀졌다.

 

최근 연구에서 맥 마스터 대학 (McMaster University)의 연구자들은 포스트바이오틱스 (postbiotics)가 당뇨병을 예방하고 개선될 수 있음을 밝혀냈다. 또한 이 연구는 무라밀디펩타이드 (muramyl dipeptide, MDP)라는 특정 포스트바이오틱이 체중 감소 또는 비만 중 장내 미생물의 변화에 ​​관계없이 비만억제에 도움이 될수 있음을 발견했다.

 

또한 중년 여성들의 삶을 힘들게 하는 갱년기증상에도 이소플라본이라는 식물성 천연여성호르몬의 풍부한 공급을 통해 뚜렸한 개선 효과가 있음을 여러 임상실험을 통해 밝혀졌다.

 

가장 인간을 괴롭히는 병인 암에 대해서는 한국의 에덴요양병원과의 임상실험을 통해 NK활성도를 상당히 높힘으로써 병증을 완화시킨 사례도 많이 보고되고 있다.

 


에덴요양병원의 암환자 임상체험자들의 호전 증상들은 대략 아래와 같이 정리될 수 있다.

 

1) 면역활성지수(NK활성도)가 매우 낮은(100 이하) 암환자가 정상수치인 300 이상으로

증진됨

- 백혈병환자 ANK활성도 1개월만에 68에서 358로 증진됨

2) 암환자의 입맛이 회복되고 기력이 생김

3) 쾌변으로 변비가 해소됨

4) 숙면이 되고 마음이 평안해짐

 

국내 유일한 포스트바이오틱스 제품인 것파인의 아미노산 함유량과 주요 성분은 다음의 표에서 참조할 수 있다.

 

유익균에 따른 포스트바이오틱스의 기능 작용을 정리하면 다음과 같다.(논문원문참조)



포스트바이오틱스가 체내에서 작용하는 검증된 건강개선 효과를 논문 [Postbiotics: An evolving term within the functional foods field](2018.5. 식품과학 및 기술동향)를 인용하면 다음과 같다.

- 유익균증가, 유해균감소, 장내 독소제거, 장점막세포 재생, 배변활동 정상화, 전염성 장 또는 민감성(과민성) 장증후군 완화, 천연항생제, 항산화, 면역조절, 염증완화제거, 신경전달물질공급, 호르몬조절, 혈압조절, 혈당조절, 당뇨개선, 콜레스테롤 항상성, 위장장애 개선, 중성지방 감소, 지방분해, 비만 억제, 암세포 사멸, 아토피 등 피부염, 알레르기 개선

 

 


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5. 전문가 의견

 

일본의 미노리병원(병원장 김정출 박사, 노인요양병원)의 면역증진 임상내역을 담당했던 김정출 박사는 쏘이프로(두두바이오의 포스트바이오틱스 원료물질)가 지난 40여 년간 미노리병원에서 사용한 세계적으로 유명하다는 그 어떤 세포활성영양소 보다도 최소한 3배 이상 효능이 있다고 설명했다.(2013.4)

 

또한, 미국 코넬대학교 생명과학대학 이창룡 교수 부부는 2개월 임상체험 후 미국 장트러블 환자가 6천 만명 이상이 있는데 이를 병원이나 프로바이오틱스 유산균으로 현대의학이 해결할 수 없는 것을 쏘이프로(두두바이오의 포스트바이오틱스 원료물질)가 장점막세포를 재생 활성하여 이를 해결할 수 있을 것이라고 언급했다.(2014.8)


 

6. 연구트렌드

 

[논문]

 

장 세균총 개선용 식이 유도 포스트바이오틱스의 식별

Role of probiotics, prebiotics, synbiotics and postbiotics in inhibition of pathogens

Completing the Circle by Adding Postbiotics to Your Prebiotic and Probiotic Regime

Effects of dietary postbiotic on growth performance, IGF1 and GHR mRNA expression, faecal microbiota and volatile fatty acids in broilers

Inhibitory activity of postbiotic produced by strains of Lactobacillus plantarum using reconstituted media supplemented

 

[참조기사]

 

살아 있는 유산균프로바이오틱스, 과잉 섭취 땐 자칫 생명 위협

프로바이오틱스 먹고 패혈증? 50, 20일만에 사망

몸에 좋다는 프로바이오틱스부작용 아닌 명현반응에 패혈증?

포스트바이오틱스’, 프리프로바이오틱스 유산균 한계 넘어

프로바이오틱스 유산균 한계 넘은 포스트바이오틱스관심 Up

한국일보 : ‘살아 있는 유산균프로바이오틱스, 과잉 섭취 땐 자칫 생명 위협”. 2018712일에 확인함.



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