Enhancement of Anti-inflammatory Activity by Fermentation of Sargassum siliquanstrum

Abstract

This study was aimed to verify anti-inflammatory activity of fermented Sargassum siliquanstrum with lactic acid bacteria. Anti-inflammatory activities were compared by measuring the amount of nitric oxide (NO) in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated RAW 264.7 macrophages and suppressive effect on inducible nitric oxide synthase (iNOS) expression in stably transfected RAW 264.7 cells. Inhibitory activities of NO production and iNOS expression were measured after confirmation of NO radical scav-enging activities. Fermentation increased NO radical scavenging activities from 7.6% to 15.2% compared to non-fermented condition, and fermentation with Lactobacillus sp. SH-1 was the most efficient. Fermentation without algal debris showed better NO radical scavenging activities than that with debris. Fermentation with Lactobacillus sp. SH-1 also showed the highest NO production inhibitory activity (64.1%) in LPS-stimulated RAW 264.7 cells. LPS-induced iNOS expression was diminished to 28.6, 35.6, 49.4 and 58.5 at 50, 100, 500 and 1,000 μg/ml, respectively, by fermentation with Lactobacillus sp. SH-1. According to MTT assay, fermented S. siliquanstrum did not influence the cell viability at all concentrations tested, meaning no or less cytotoxicity. These results suggest that S. siliquanstrum has NO radical scavenging activity and anti-inflammatory activity. Thus biological activities of S. siliquans-trum were upgraded by fermentation, which could be used for the development of functional foods. 해조류는 단백질과 지방의 함량이 낮고 탄수화물의 함량이 높으며, 칼륨, 요오드, 칼슘 등의 각종 무기염류와 비타민 A, C 등의 함량이 높은 자원이며, 특히 갈조류는 alginate와 lami-naran 및 fucoidan 등과 같이 인체에 유용한 다당류뿐만 아니 라 여러 생리활성물질을 함유하고 있다[24, 32]. 해조류의 다양 한 생리활성에 대한 연구들이 증가되고 있으며, 현재까지 알 려진 생리활성은 항산화[17], 항암[5], 항염증[15], 항혈액응고 [21] 및 면역조절 작용[25] 등이 있다. 해조류 중에서 갈조식물 모자반과에 속하는 꽈배기모자반 (Sargassum siliquanstrum)은 우리나라 동해안 중부 이남에서 부터 남해안, 서남해안 및 제주도 일대 등에 폭넓게 자생하고 있는 해조류로서, 가지가 3릉형이고 꽈배기 모양으로 꼬이는 것이 특징이다[12, 14]. 최근에는 꽈배기모자반에 대한 유용성 분 탐색이나 다양한 생리활성 검증 등의 많은 연구가 시도되 고 있으며, 항균활성[23], 간보호활성[29], 세포독성 억제[28], 항산화활성[6] 등의 다양한 효능이 입증되고 있다. 꽈배기모자반의 생리활성에 대한 연구에서는 주로 열수 및 에탄올 등을 이용하거나 알칼리 및 산 또는 효소를 처리하는 등의 일반적인 처리 공정들을 이용하고 있으나, 이는 해조류 에 포함된 비소화성 복합다당류 등의 유용성분 및 생리활성 물질을 효과적으로 추출하기가 어려우며, 추출 과정에서 여러 가지 생리활성 물질이 변질 및 파괴되거나 해조류 특유의 향, 풍미, 조직감 등에 대한 문제점이 발생할 수 있다[9]. 따라서 해조류를 고부가가치 소재로 활용하기 위해서는 추출공정에 서의 문제점을 해결하면서 기존의 생리활성을 증진시킬 수 있는 생산 및 가공 공정의 개발이 필요하다. 이에 대한 대안으로서 시도되고 있는 방법은 유용 미생물을 이용한 발효이다. 하지만 해조류 발효에 대한 연구는 극히 제 한적으로 이루어지고 있으며, 발효 추출물에 대한 체계적인 안전성 및 기능성 평가의 보고는 미흡한 실정이다[9, 34]. 발효 식품은 비발효물에 비하여 영양적, 기능적으로 우수하다[16, 18, 35, 36]. 전통적으로 다양한 발효식품에 이용되는 미생물 인 유산균은 프로바이오틱스(probiotics)로서 소화 흡수를 돕