비타민 K는 미량 영양소로 자연상태에서 식물 유래 비타민 K1(PK)과 발효식품 유래 비타민 K2(MKs)가 있으며, 이들은 혈액응고, 면역, 심혈관, 뼈 건강 등의 효능에 대해 보고되었다. 본 연구에서는 식품 원료로 등록된 모자반인 괭생이모자반, 꽈배기모자반, 모자반, 알쏭이모자반, 지충이와 미등록된 왜모자반 모두 6종의 모자반(Sargassum spp.) 및 L. lactis (KCCM12759P)/L. mesenteroides (KCCM12756P)로 공배양한 유산 균 발효물(Sargassum_LlLm) 6종의 PK와 MKs를 확인하고, 그들의 항산화와 항염 효능을 분석하였다. PK와 MK4를 포함하는 6종 모자반 비타민 복합물(Sargassum_cVitK)은 821.4‒1,427.13 ng/g 농도 범위로 확인되었 으며, 이 중 모자반(Sf, 1,427.13 ng/g)과 왜모자반(Sy, 1,405 98 ng/g)이 가장 높게 측정되었다. 또한, 모자반 발효물(Sargassum_LlLm cVitK)은 PK와 MK4와 MK7이 확인되었고, 이 중 모자반(Sf)에서만 MK9의 생산이 확인되었다. Sargassum_LlLm cVitK는 666.83‒1,403.7 ng/g의 농도였으며, 이 중 왜모자반(SyLlLm, 1,403.7 ng/g)과 모자반(SfLlLm, 1,399.69 ng/g)이 가장 많은 것으로 확인되었다. DPPH에 의한 라디칼 소거 활성은 Sargassum_LlLm cVitK(PK, MK4, MK7 또는 MK9)가 Sargassum_cVitK(PK, MK4)보다 조금 높아지는 경향을 보였으며, 특히 꽈배기 모자반 발효물(SsLlLm_cVitK)은 73.94% 높은 활성을 보였다. LPS로 세포 손상이 유도된 Raw 264.7 대식세포의 NO 활성 분석은 각 6종의 모자반(Sargassum_cVitK)과 모자반 발효물 (Sargassum_LlLm cVitK) 처리군 모두에서 NO 농도를 감소시켜 항염 효능이 확인되었으며, 특히 모자반 발효물(SfLlLm_cVitK)과 지충이 발효물(StLlLm_cVitK)이 더 효과적인 NO 소거 활성이 있었다. 결론적으로 비타민 K1 함유 모자반과 메나퀴논 생산 기능의 L. lactis와 L. mesenteroides 공배양을 통해 긴 사슬 MK7과 MK9의 생산이 가능하고, 모자반과 그 발효물의 cVitK는 항산화와 항염 효능이 있음을 제시하였다. 이 결과는 향후 해조류와 유산균 바이오 공정에 의한 비타민 K 생산 및 이들의 면역, 심혈관, 및 뼈 건강 등에 관한 효능 연구에 도움이 될 것으로 사료된다.
Vitamin K is classified into phylloquinone (PK) synthesized by plants, and menaquinones (MKs) found in fermented foods. In this study, we analyzed the antioxidative and anti-inflammatory activities of PK and MKs extracted from six Sargassum species (S. horneri (Sh), S. siliquastrum (Ss), S. fulvellum (Sf), S. yezoense (Sy), S. confusum (Sc), and S. thunbergia (St); Sargassum_cVitK) and Sargassum species fermented with Lactococcus lactis (Ll; KCCM12759P) and Leuconostoc mesenteroides (Lm; KCCM12756P; ShLlLm, SsLlLm, SfLlLm, SyLlLm, ScLlLm, and StLlLm; Sargassum_LlLm_cVitK). Sargassum_cVitK contained PK and MK4 in a range of between 821.4 and 1,427.13 ng/g, with Sf (1,427.13 ng/g) and Sy (1,405.98 ng/g) showing the highest levels. Sargassum_LlLm_cVitK ranged between 666.83 and 1,403.7 ng/g, with SyLlLm (1,403.7 ng/g) and SfLlLm (1,399.69 ng/g) showing the highest levels. All Sargassum_LlLm_cVitK contained PK, MK4, and MK7; however, MK9 was exclusively observed in SfLlLm. The 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) assay showed that activ- ities of Sargassum_LlLm_cVitK, including PK, MK4, MK7, and MK9, were slightly higher than those of Sargassum_cVitK (PK, MK4) and SyLlLm_cVitK exhibited the highest activity at 73.94%. In Raw 264.7 cells induced by lipopolysaccharide, nitric oxide (NO) production was reduced by Sargassum and Sargassum_LlLm_cVitK, indicating the anti-inflammatory efficacy of Sargassum-derived cVitK. Particularly, StLlLm and SfLlLm_cVitKs exhibited the most effective NO-scavenging activities. In conclusion, the bioconversion of Sargassum spp., including PK, and Ll and Lm producing MKs, yielded long-chain MK variants, such as MK7 or MK9. All Sargassum-derived cVitKs exhibited antioxidative and anti-inflammatory activities. These findings provide a valuable reference for future studies on the production and health-promoting effects of vitamin K.