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김치의 건강 기능성

  • 작성자세계김치연구소
  • 작성일시2024.05.17 10:27
  • 조회수1501

1. 항균 효과

김치는 배추와 무와 같은 원재료 이외에 고춧가루, 마늘, 생강 및 젓갈 등의 다양한 부재료를 사용함으로써 서양의 채소 발효식품인 피클과 사우어크라우트와는 다른 독특한 풍미를 나타낸다. 부재료인 고춧가루의 캡사이신’, 마늘의 알리신’, 생강의 진저롤쇼가올성분은 우수한 항균 효과가 있다고 알려져 있다김치에서 유산균은 김치의 맛과 발효산물을 생성하며, 유기산 및 박테리오신과 같은 항균 활성 물질을 생성하여 식품의 저장성에 기여한다. 이러한 김치 유산균에서 유래한 항균 활성 단백질 또는 펩타이드인 박테리오신은 식품산업에서 소비자들이 기피하고 있는 화학보존제를 대체하여 이의 사용량을 줄일 수 있으므로 식품의 안전성을 향상시킬 수 있다식중독 원인균에 대한 항균 효과를 나타내는 유기산, 박테리오신 및 폴리페놀 등에 관한 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 이러한 김치 유래 항균 활성 물질은 인체에 해가 없는 식품보존제로서의 가치가 있으며, 건강기능성 식품소재로도 활용이 가능하다.


조선대학교 연구팀은 김치 유산균인 Leuconostoc citreum GJ7(이하 GJ7)을 사용해 식중독균(대장균살모넬라황색포도상구균)의 생육을 억제하는 실험을 진행하였다. 이를 통해 GJ7에는 항균 활성이 우수한 박테리오신(bacteriocin)을 생성하는 특성이 있다는 것과 김치 유산균이 생성한 박테리오신과 황화화합물, 유기산 등의 식중독균 생육 억제 효능을 확인하였다. 그리고 박테리오신 생성능이 우수한 김치 유산균을 이용하여 김치 발효를 진행할 경우 유해미생물 제어를 통한 식품 안전성 상승과 식품 보존제로서 김치 국물 활용 가능성을 제시했다.


조선대학교 연구팀은 또 다른 연구에서 김치에서 분리한 프로바이오틱스 균주인 Lactobacillus plantarum EM이 다양한 병원성 세균 또는 식품 부패균에 대한 항균 활성을 나타내는 것을 확인하였다. 이 균주로부터 젖산, 아세트산 및 새로운 항균활성 물질이 발견되었고, 이 중 항균 및 항진균 활성을 나타내는 항균 화합물을 분리·정제하여 화학적 구조를 구명하였다새로운 항균활성 물질은 3-hydroxy-5-dodecenoic acid으로 동정되었다. 항균활성 물질은 식중독균인 Bacillus cereus와 진균증 원인균인 Aspergillus fumigatus의 생육을 억제하는 효과가 나타났다. 특히 3-hydroxy-5-dodecenoic acid, 젖산 및 아세트산의 혼합 사용 시 항균 또는 항진균 효능이 더 우수하다는 결과도 확인하였다. 이 연구 결과는 Lactobacillus plantarum EM이 생성하는 항균 활성 물질이 식품 부패균과 식중독균을 예방하는 유망한 천연 바이오 보존제 개발로도 활용될 수 있음을 시사한다.


2. 장 건강 개선 효과(장내 환경 개선)

현대인은 나이와 상관없이 장 건강을 위협받고 있으며, 우리가 흔히 말하는 장 건강(Gut Health)’은 음식물을 효과적으로 소화시키고, 흡수하며, 소화기에 질병이 없는 상태를 말한다. 김치가 발효되는 과정에서 생성되는 비타민, 무기질, 식이섬유, 유기산, 효소 및 김치 유산균 등의 복합작용에 의해서 소화를 돕고 장을 튼튼하게 해주어 심한 변비뿐만 아니라 장을 깨끗하게 해주는 정장 작용 효과가 있다장은 2의 뇌라고 불릴 만큼 우리 몸에서 아주 중요한 기관으로 장내 미생물은 인체 면역시스템과 끊임없이 상호작용하면서 면역계와 뇌 건강 등에도 영향을 준다는 연구들이 발표되면서 장내 마이크로바이옴에 대한 많은 관심을 받고 있다. 이러한 장내 미생물 환경은 장내 유익균과 유해균의 균형에 의해 유지되는 것으로 김치 섭취에 따라 개선될 수 있다차의과학대학교 박건영 교수 연구팀은 김치 섭취 시 혈청 염증 수치, 유해 효소의 대변 농도, 장내 마이크로바이옴 변화에 따른 과민성 대장 증후군(Irritable bowel syndrome, IBS)의 완화 효과를 연구하였다.


과민성 대장 증후군이 있는 사람 총 90명에게 12주간 매일 210g씩 김치를 섭취하게 한 결과, 혈중 염증 사이토카인 농도와 대변 내 IBS를 유발하는 유해 효소의 활성도를 감소시켜 복통, 복부 팽만, 변비 등 IBS의 주요 증상이 개선되는 것을 확인하였다김치 섭취를 통해 장내 마이크로바이옴 개선, 염증성 장 질환 및 과민성 장 증후군 개선, 아토피 및 알레르기 완화, 대장암 발생 억제 등의 효과를 기대할 수 있다.


3. 면역 증진 효과(항산화, 염증 감소)

현대사회에 이르러 의료기술이 발달하면서 감염병의 발생은 감소하였으나, 환경이 변화하면서 새로운 바이러스(사스, 신종플루, 메르스, 코로나19 )가 등장하면서 우리 몸을 지켜주는 인체 방어시스템인 면역력에 대한 관심이 높아지면서, 이러한 면역력 증진에 도움을 주는 식품이 전 세계적으로 인기를 끌고 있다세계김치연구소는 프랑스 몽펠리에 대학 폐의학과 장 부스케(Jean Bousquet) 명예교수 연구팀과 공동 연구를 통해 김치 원·부재료에는 다양한 영양 성분들이 풍부하며, 김치 발효를 통해 생성된 대사산물이 인체 내 항산화 시스템을 조절하여 코로나19 증상을 감지하는 신경 채널을 차단하고 증상을 완화 시킨다는 것을 밝혀냈다김치에 풍부한 설포라판(배추), 알리신(마늘), 캡사이신(고추), 진저롤(생강) 등 각종 영양 성분과 발효 과정에서 생기는 유산균이 인체 내 항산화 시스템인 Nrf2와 상호 작용하여 코로나19로 야기되는 인체 내 유해한 활성 산소를 제거한다는 사실을 확인하였다또한 연구팀은 Nrf2와 상호 작용하는 영양 성분은 인체 내 염증 반응을 유도하는 일시적 수용체 전위(TRP)의 활성화와 연관이 있다고 밝혀냈다. 김치 등 발효 채소나 향신료의 영양 성분이 TRP 채널의 활성을 잃게 만들어 코로나19로 인해 발생한 염증을 완화하는 효과가 있다.


4. 항콜레스테롤 효능(대사증후군 예방)

대사증후군은 복부비만, HDL-콜레스테롤(HDL), 혈압, 공복혈당, 중성지방의 5가지 인자 중에서 3가지 이상에서 장애가 있는 경우로 정의하고 있다. 대사증후군은 유전적·환경적인 요인 등 여러 가지 위험인자들이 연관된다고 알려져 있으며, 대사증후군의 유병율도 높게 증가하고 있다조선대학교 연구팀은 김치에서 분리한 Lactobacillus plantarum EM 사균체에서 콜레스테롤의 저하효과를 나타내었으며, 또한 Lactobacillus plantarum EM 세포벽의 농도가 높을수록 콜레스테롤 저하 효과가 더 우수하였다. 이 연구는 Lactobacillus plantarum EM 균주가 혈중 콜레스테롤 수치를 낮추는데 유용한 프로바이오틱스 균주로 적합하며, 생균뿐만 아니라 사균체(김치찌개에는 다량의 사균체가 함유되어 있음)도 기능적 특성을 보유하고 있음을 확인하였다항콜레스테롤 효능이 우수한 김치 유산균 Lactobacillus plantarum EM은 김치 발효뿐만 아니라 채소·과일 주스 발효에서도 유사한 효능이 있음을 확인하였다. 김치 유산균을 활용한 채소·과일 착즙액 발효 시 안전성과 콜레스테롤 개선 효능이 있음을 입증하였다김치 유산균이 첨가된 주스를 먹은 생쥐는 콜레스테롤 수치가 감소하였으며 심장 건강도 개선되었다. 김치 유산균 첨가 주스는 콜레스테롤 생성을 억제하고 흡수와 배출을 촉진한다. 이러한 결과는 고콜레스테롤혈증 예방에 좋은 효과가 있다는 것을 시사한다.


또한 김치에서 분리한 Lactobacillus plantarum EM으로 발효된 채소·과일 주스가 고지방 식이 비만 마우스 동물 모델에서 비만 및 이상지질혈증을 예방하는 데 효과적으로 나타났다. EM 주스를 먹인 생쥐는 체중과 혈중 지질 수치가 감소하였고, 유전자 발현량도 감소하여 비만 예방에 효과가 있음을 시사한다김치는 다양한 기능적 특성을 보유하지만, 한국에서는 김치 내 나트륨에 의해 고혈압이 유발된다고 오해하고 있으나 가천대학교 연구팀에 의하면 소금 절임 채소인 김치와 고혈압 위험 증가와 상관이 없는 것으로 나타났다.


5. 항비만 효과

최근 언론에 미국의 유명 인플루언서가 김치 위주의 식단으로 50kg 감량하고 김치 전도사가 되었다는 사실이 보도되며, 김치의 비만 개선 효과에 대한 사람들의 관심이 집중되고 있다세계김치연구소는 김치의 항비만 효능을 구명하기 위해 기능성 연구의 상위레벨인 코호트 영양역학 분석 방법을 세계 최초로 수행하여 대규모 역학 데이터 분석 기반 김치 섭취와 체중감소와의 상관성 분석을 수행하였다질병관리청 국립보건연구원에서 시행하고 있는 한국인유전체역학조사사업(KoGES)의 도시 기반 코호트에 참여하여 식사 조사와 신체 계측을 시행한 58,290명의 성인을 대상으로 김치 섭취와 비만의 연관성을 분석한 결과, 김치를 하루에 2~3번 섭취할 경우, 대표적인 비만 지표인 체질량지수 감소량이 크게 나타났으며, 비만 남성에게 있어 정상체중으로 돌아가는 체중 개선 효과에도 영향을 주는 것으로 확인하였다세계김치연구소는 김치 섭취에 따른 장내 미생물 조성 변화를 연구하였다. 고지방 식이로 비만을 유도한 생쥐를 대상으로 배추김치를 경구투여하고 미생물 군집분석을 한 결과, 장내 유용 미생물인 아커만시아 뮤시니필라(Akkermansia muciniphila)’가 증가하는 것을 확인하였다.


또한 김치가 장내 유용 미생물의 증식을 유도하는 근거인지 확인하고자 무균 상태의 생쥐에 아커만시아 뮤시니필라 균을 접종한 후 김치를 섭취시킨 결과, 김치가 아커만시아 뮤시니필라의 장내 생착을 돕는 것을 확인하였다, 김치가 단쇄지방산(SCFAs)을 생성하는 장내 유용 미생물의 증식을 유도하여 비만에 의한 신경염증을 개선한다는 장-뇌 축(Gut-brain axis) 조절을 통한 신경염증의 조절 작용기전을 세계 최초로 구명하였다세계김치연구소는 김치에서 분리한 유산균 Lactobacillus plantarum 섭취에 따른 장내 미생물 조성 변화, 체중 및 체지방 변화, 중성지방의 변화를 연구하였다고지방 식이로 비만을 유도한 생쥐를 대상으로 김치 유산균을 경구투여한 결과, 비만과 관련된 지표인 체중 및 체지방 증가가 억제되고, 중성지방 수치가 낮아진다는 것을 밝혀냈다. 또한 T세포를 활성화시켜 면역시스템을 강화하고 염증 반응이 억제되는 것으로 나타났다.


후속 연구에서는 고지방 식이로 비만을 유도한 생쥐를 대상으로 김치 유산균 Latilactobacillus sakei WiKim 31의 항비만 효능을 조사하였다. 그 결과 체중과 중성지방이 감소하고 총콜레스테롤 수치가 감소하는 것으로 나타났다. 또한 김치 유산균 섭취 시 장관 벽 기능을 향상시키고 염증 반응을 억제하는 것으로 나타났다비만은 대사성 질환을 일으키는 위험인자로 위와 같은 연구결과를 바탕으로 김치가 비만에 의해 유발되는 대사성 증후군도 예방 및 개선하여 국민의 건강 증진과 삶의 질을 향상할 수 있을 것으로 기대한다.


6. 항암 효과

(cancer)은 유전자 변이 등에 의해 세포가 비정상적으로 변하여 과다 증식함으로써 다양한 기관에 생성되어 인체의 기능을 망가뜨리는 질환으로, 한국인의 사망 원인 중 1(통계청, 2022)를 차지하고 있다차의과학대학교 박건영 교수 연구팀에 따르면 김치 섭취 시 장내에서 항체 생성 증가, 종양 형성 억제, 면역력 증강 효과를 통해 항암 효과가 뛰어나다는 것을 밝혀냈다. 또한 대장암의 발병 억제 효과뿐만 아니라 간암 및 췌장암 세포주의 성장을 억제하는 것으로 나타났다이 밖에도 주요 연구를 통해 김치 섭취를 통한 대장선종 형성 및 진행 억제 효과, 위염 및 위암 예방 효과가 있는 것으로 나타났다.


7. 피부 건강 개선 효과(아토피 개선, 여드름 개선, 피부 미용)

아토피 피부염은 심한 가려움증을 동반하고 만성적으로 재발하는 대표적인 염증성 피부질환으로 전 세계적으로 1억 명이 넘는 사람들이 고통받고 있다. 국내에도 아토피 피부염 환자가 약 100만 명을 넘어서고 있을 만큼 심각한 질환이다세계김치연구소는 장내 마이크로바이옴(Microbiome) 분석을 통해 아토피와 장내 공생(共生) 미생물 간의 상관관계를 구명하였다. 김치 유산균이 장내 공생 미생물의 군집 변화를 조절하여 아토피를 개선한다는 사실을 밝혀냈다아토피 피부염을 의도적으로 유발한 생쥐에 김치 유산균인 락토바실러스 사케아이 WiKim 3045일간 경구투여하였다. 이 결과, 생쥐의 아토피 증상이 약 35% 완화되었고, 아토피 유발의 지표 물질인 혈중 IgE의 생성도 약 45% 줄었다특히 장내 마이크로바이옴 분석 결과, 김치 유산균 WiKim 30 섭취 시 장내 유익균인 루미노코커스(Ruminococcus)는 증가하고, 유해균인 아르스로미투스(Arthromitus)와 랄스토니아(Ralstonia)균은 감소하여 전반적으로 장내 미생물 환경이 개선되는 것으로 나타났다루미노코커스 균은 알레르기 발병률을 낮춰준다고 알려진 박테리아로, 이번 연구를 통해 루미노코커스 균이 생체의 면역제어 T세포를 활성화시켜 면역시스템을 강화하고 아토피를 개선한다는 사실을 밝혀냈다


또 다른 대표적인 피부질환은 여드름은 피지선이 많은 얼굴··가슴 등에 발생하며 모낭에 붙어 있는 피지선에 염증이 생기는 질환이다. 보통 여드름은 과거에는 10대 사춘기의 전유물로 생각되었는데 현재는 청소년뿐만 아니라 성인까지 그 대상이 확대되었다경희대학교 이태후 교수 연구팀은 김치에서 분리한 유산균 Lactobacillus paraplantarum THG-G10의 항균 및 항염증 특성을 구명하였다. 염증 억제를 통해 가장 일반적인 형태의 여드름인 심상성 여드름을 치료할 수 있는 것으로 나타났다.


8. 근골격 건강 효과(류마티스 관절염, 근 건강)

근골격 질환은 신경, 힘줄(), 근육 또는 이들이 구성하거나 지지하는 구조에 이상이 생긴 질환으로 기능의 장애나 허리, 목, 어깨, 팔, 손, 무릎 등에 심각한 통증을 일으켜 일상적인 생활을 힘들게 하고 삶의 질을 크게 떨어뜨리는 질환이다세계김치연구소는 갓김치에서 분리한 김치 유산균 Leuconostoc citreum WiKim56 섭취에 따른 류마티스 관절염 완화 효능에 관해 연구하였다. 관절염을 유발한 생쥐를 대상으로 김치 유산균을 경구투여한 결과, 염증 반응 억제 효과로 류마티스 관절염 증상을 개선되는 것을 밝혀냈다이 밖에도 주요 연구를 통해 김치 유산균의 항골다공증 효과, 골격근 감소 억제 효과가 있는 것으로 나타났다.


9. 기타 효과

김치의 건강 기능성 효능으로 주요 8가지뿐만 아니라 세포 산화 스트레스 약화를 통한 항노화 효과, 알레르기성 비염 억제 효과, 간 기능 개선 효과, 인지 기능 향상 효과 등을 가지고 있는 것으로 나타났다


△ 김치의 22가지 건강 기능성 효능


세계김치연구소에서는 김치 발효 과정에서 새롭게 생성되거나 발견된 대사물질을 규명하고 발효 대사산물에 대한 건강기능성 연구도 진행하였다. 발효 대사산물 중에서 항균 활성이 우수한 기능성 물질인 페닐젖산(phenyllactic acid, PLA)과 면역조절 및 항균 활성이 뛰어난 히카(2-hydroxyisocaproic acid, HICA)를 생성하는 것으로 밝혀졌다김치는 발효 과정에서 항균 활성이 우수한 기능성 물질인 페닐 젖산(PLA)을 생성한다. 페닐 젖산은 리스테리아, 살모넬라 등 식중독균을 비롯한 곰팡이류에 항진균 활성을 가지고 있는 물질이다. 주로 식품의 위생 안전성을 강화하는 데 활용도가 높은 물질로 알려져 있다


김치는 발효 과정에서 면역조절 및 항균 활성이 뛰어난 기능성 물질인 히카(HICA)를 생성한다. 히카는 세균, 곰팡이의 항균 활성이 우수할 뿐만 아니라 인체 근육량 증가 효과가 입증되어, 이미 미국 등 여러 국가에서는 건강보조식품으로 널리 활용되고 있는 기능성 물질이다김치는 발효 과정의 대사산물로 기능성 물질인 오르니틴을 생성한다. 오르니틴은 암모니아와 같은 질소 노폐물을 제거하는 물질이다. 암모니아로부터 요소를 생성하여 체외로 배출하는 경로에서 중요한 역할을 함으로써 운동기능 향상, 피부 미용에 효과가 있다.


ⓒ 『우리 김치 바르게 바르게』(세계김치연구소, 2023)

※ 본문과 그림은 '세계김치연구소' 저작물로 '김치콘텐츠통합플랫폼'에서만 이용 가능합니다.

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