Food matrix로 프로바이오틱스의 효능을 향상하여 장내 생태계를 개선하고, 이로 인한 장내염증예방과 스트레스완화 효능에 관한 직접적인 연관성을 확인하며 관련 메커니즘을 규명하여 대한민국 최초 우주인 맞춤형 프로바이오틱스 균주 및 관련 food format 소재를 개발하는 것▶인류의 지구 밖 새로운 환경에서의 적응 능력 제고 활용 기초데이터 확보

본 과제는 딥러닝 기술을 활용하여 굴의 분류, 탈각, 추출 등 전 과정을 자동화하는 시스템을 개발하는 연구임. 이는 굴 가공 산업의 효율성과 위생을 크게 향상시키기 위한 목적임. 연구 목표는 머신비전 기반 굴 분류장치의 99% 이상 분류 정확도 달성, 유연칼날 및 공압장치 활용 알굴 비손상 추출 성공률 99% 이상 및 2초/ea 이하 추출시간 구현에 있음. 또한, 고속회전형 원심분리장치와 고속절단장치를 개발하여 각각 원심가속도 500m/sec^2 이상, 굴 배출 1.5ea/sec 이상, 커팅시간 2초/ea 이하를 목표로 함. 핵심 연구 내용은 머신비전 굴 측정 알고리즘, 굴 푸셔 및 정렬장치 설계, 비정형 형상 대응 유연칼날 및 공압장치 제작, 고속회전 원심분리장치 및 고압 워터젯 기반 고속절단장치 개발, 그리고 생굴의 신선도 및 관능평가 분석을 포함함. 기대 효과는 굴 탈각 전 공정 무인자동화 시스템 구축을 통한 기술적 성과와 함께, 식품 위생 관리 강화, 고용 창출, 소프트웨어 비용 절감, 양식 어민 소득 증대 및 국내 시장 점유율 확대 등 경제적, 산업적 기여가 전망됨.

- Wildtype vs. mutant (2년차에 제작), 식품 matrix, 저장 온도에 따른, 1. 장내에서의 생존율 평가 (실험쥐 활용) 2. 장내 미생물 균총 패턴 변화 모니터링 (16S rRNA 기반 NGS) 3. 항염증 효능 확인 (IBD murine model 이용: DSS-induced colitis) -host 면역력평가 (혈액 및 장기): qPCR 및 ELISA 이용한 염증관련 cytokines 발현량 분석 4. Food delivery matrix/probiotics 조합에 의한 장내 미생물 개선이 IBD를 예방하는 작용 규명 -분변, 혈액, 장기 샘플을 이용한 메타트랜스크립톰 프로파일링 분석 5. 도출된 메커니즘 가설에 따라 분자 생물학 수준의 in vitro 실험

제목: Food delivery matrix를 이용한 프로바이오틱 락토바실러스의 생체 내 항-염증 기능성 향상 연구 및 작용 메커니즘 규명 가. 1차년도 ‣ 연구목표: Food delivery matrix 차이에 따른 probiotic Lactobacillus의 생리학적 변화 확인 ‣ 연구내용: 국내 농산물 유래의 유산균 라이브러리 확보 후, in vitro 스크리닝 방법으로 잠재적 probiotic Lactobacillus 균주 선발 후, 다양한 식품 matrix (우유, 두유, 사과주스) 및 저장 온도 (냉장, 상온) 변화에 따른 probiotic Lactobacillus 균주들의 proteome profile 변화를 gel-free LC-MS/MS를 이용하여 분석 나. 2차년도 ‣ 연구목표: Food delivery matrix에 의해 발현되는 probiotic Lactobacillus 단백질의 in vitro 기능성 평가 ‣ 연구내용: 식품 matrix (우유, 두유, 사과주스) 및 저장 온도(냉장, 상온)가 선발된 잠재적 probiotic Lactobacillus strains (1차년도에 선발)의 probiotic 기능성 향상에 미치는 영향을 in vitro 실험을 통해 평가한 후, 식품 matrix (우유, 두유, 사과주스) 및 저장 온도(냉장, 상온)에 의해 발현되는 단백질이 억제된 Lactobacillus mutant 균주를 제작, 다양한 스트레스 조건에서 food delivery matrix가 Lactobacillus의 생존에 미치는 직접적인 영향을 분자생물학 수준으로 평가 다. 3차년도 ‣ 연구목표: Food delivery matrix에 의한 probiotic Lactobacillus strain의 in vivo 기능성 평가 ‣ 연구내용: 인비트로 평가 (2차년도에 실시)를 통해 probiotics로서의 효능이 가장 우수한 Lactobacillus 균주-식품 matrix-저장온도 조합을 선발하고, 실험쥐의 장내에서의 생존율을 및 장내 미생물 균총 변화 여부를 평가함. 또한, food delivery matrix에 의한 probiotics의 생체 내 질병 예방 효능을 확인하고자, 염증성 장질환 (IBD) murine model (DSS-induced colitis)을 이용하여, 식품 matrix (우유, 두유, 사과주스) 및 저장 온도(냉장, 상온)가 Lactobacillus의 항염증 효능 및 장내 미생물 균총에 미치는 영향 연구. 라. 4차년도 ‣ 연구목표: Food delivery matrix에 의해 발현되는 probiotic Lactobacillus 단백질에 의한 장내 미생물 균총 개선 및 IBD 예방 효능 확인 ‣ 연구내용: Probiotic Lactobacillus mutant 균주 (2차년도 제작)를 이용하여 Food matrix 및 온도와 연관된 특정 단백질이 probiotic Lactobacillus의 항염증 효능 및 장내 미생물 균총 변화에 미치는 직접적인 영향을 DSS-induced colitis murine model에서 평가하고, 메타트랜스크립톰 프로파일링 분석으로, 적절한 Food delivery matrix/probiotics 조합에 의한 장내 미생물 개선이 IBD를 예방하는 작용 메커니즘 규명. 도출된 메커니즘 가설에 따라 분자 생물학 수준의 in vitro 추가 실험.