변비 및 대장암 예방
김치는 유기산, 유산균, 식이섬유소 등을 함유하므로 변비와 대장암 예방에 중요하게 작용한다. 특히 이들 식이섬유소와 유기산은 장의 운동을 촉진하고 장내용물을 증가시켜 변비예방에 중요한 역할을 한다. 김치의 섭취는 장내에서 발암전구물질을 발암물질로 전환하는 미생물 효소(β-glucuronidase, nitroreductase, azoreductase 등)의 활성을 유의적으로 감소시키고 또한 대장의 pH를 낮추어(대변의 pH를 낮춤) 대장암 예방에 중요한 역할을 한다.
김치의 섭취는 이들 미생물 효소의 활성을 감소시키고 김치 섭취를 하지 않을 때는 이들 효소 활성이 다시 증가하므로 한국인과 같이 매끼 식탁에서 김치를 섭취하는 것은 대장암 예방에 중요하다. 한편 김치의 고식이섬유함량은 대장에서 김치 유산균에 의해 발효되어 단쇄지방산(short-chain fatty acids)을 만들고 이는 프로그램된 세포 사망 기전으로 알려진 apoptosis(아폽토시스)를 유도하여 항암효과를 나타낸다고 한다.

Probiotic(생균제)으로의 역할
김치 속에 있는 유산균은 probiotic으로 우리 인체에 유리하게 작용하여 김치 유산균 자체가 정장작용, 항돌연변이 및 항암작용 등에 관여하는 것으로 보인다. 김치는 정장작용이 있다고 알려져 있는데 정장작용이란 대장에 살고있는 미생물 중 우리 몸에 이로운 균의 발육은 돕는 반면 해를 끼치는 균(독성물질 생성균)의 생육은 억제하는 것을 말한다. 김치의 섭취로 인체에 유익한 김치 유산균인 Lactobaillus와 Leuconostoc 속의 균수가 유의적으로 증가하였으며, E. coli의 수는 다소 감소하였다. 김치 발효에 관여하는 유산균은 요구르트 또는 낙농제품에 들어가는 유산균과 비슷한 정장작용 및 항암, 면역증강 등의 기능을 하므로 probiotic으로 중요한 역할을 한다. 김치는 잘 익었을 경우 108-9CFU/ml 또는 g의 유산균수를 갖는다. 이 유산균들의 세포벽에 있는 teichoic acid, lipoteichoic acid 등은 항암효과와 면역활성을 높이는 활성이 있어 암예방에 효과가 있다.

김치의 항동맥경화 기능성
김치의 섭취는 혈청 콜레스테롤의 양을 감소시키고 fibrin을 분해하는 활성을 가져 동맥경화를 예방하는 효과를 갖는다. 흰쥐를 이용한 실험에서 김치 섭취는 간의 지방질 농도는 감소시키고 고밀도지단백질(high density lipoprotein) 콜레스테롤과 분변으로의 지질 배설능력은 증가시켰다. 동맥경화지수와 HMG-CoA reductase 활성은 김치군에서 농도 의존적으로 감소하였다. HMG-CoA reductase는 콜레스테롤 생합성을 조절하는 효소로서 이 효소의 활성이 감소된다는 것은 콜레스테롤의 생합성이 잘되지 않기 때문에 혈중 콜레스테롤 농도를 떨어뜨릴 수 있는 기작으로 볼 수 있다. 또한 김치 섭취군 쥐에서는 혈중 중성지질, 혈중 콜레스테롤, 인지질 함량이 유의적으로 감소하였다. 한편 토끼를 이용한 12주간의 실험에서도 김치는 토끼의 혈장 콜레스테롤 및 중성지방질, 초저밀도지단백질-콜레스테롤(very low density lipoprotein-cholesterol), 저밀도지단백질-콜레스테롤(low density lipoprotein- cholesterol)의 농도를 감소시켰으며 고밀도지단백질-콜레스테롤(high density lipoprotein-cholesterol) 농도는 증가시켰다. 또한 흰쥐를 이용한 실험에서 김치는 혈전형성을 억제하는 피브린 분해 활성을 나타내었다. 이러한 활성은 김치 첨가량이 많을수록 높은 것으로 나타났다.

김치의 항산화/항노화 기능성
김치에는 비타민 C, β-carotene, phenolic 화합물, 클로로필 등의 활성성분에 의해 항산화작용을 가지므로 노화를 억제하며, 특히 피부노화를 억제하는 효과가 있다. 김치는 항산화 활성이 있는데 발효가 진행됨에 따라 차이를 보였으며 숙성적기의 김치에서 가장 높았다. 배추김치와 갓김치의 제조에 주요 부재료인 파, 마늘, 고춧가루, 생강 등의 김치재료와 이들 김치는 모두 높은 항산화성을 나타내었다. 노화촉진마우스(SAM)를 이용한 실험에서도 김치의 섭취는 혈중 지질농도 감소효과를 보였으며 HMG-Co A reductase 활성도 대조군에 비해 낮게 나타나 항노화 효과가 있었다.

피부의 주요 표피세포인 케라티노사이트(keratinocyte)에 과산화수소(H2O2)를 노출시켜 인위적으로 산화적인 자극을 주었을 때 김치는 과산화수소에 대한 독성을 완화하는 효과가 있었고, 장기간 노출시켰을 때 산화적 스트레스에 대한 억제효과도 동시에 나타났다. 이러한 효과는 적당히 숙성된 김치가 컸었다. 피부의 진피세포인 피브로브라스트(fibroblast)에 과산화수소를 가해 산화적 스트레스를 일으켰을 경우 김치추출물들은 세포독성 완화효과도 큰 것으로 나타났다.

Hairless mouse를 이용한 실험에서 배추김치, 갓김치, 부추김치 및 이들 김치의 주재료물질은 항피부노화 활성을 나타내었다. 김치 섭취군의 hairless mouse들은 대조군보다 피부표피두께가 두껍고 피부 각질층은 얇았으며, 새로운 콜라겐 형성도 많아 김치 섭취가 피부 노화에 대한 예방 효과가 있는 것으로 나타났다.

김치의 암예방/항암효과
김치내에 있는 β-sitosterol, PUFA(poly unsaturated fatty acids)유도체, glucosinolates, isothiocyanates, indoles, allyl 화합물들, 유산균 등에 의해 김치는 암예방/항암작용을 가진다.
김치는 in vitro상(시험관 실험)의 Ames test와 SOS chromotest에서 발암물질(MNNG, AFB1)로 인한 돌연변이 유발성을 억제하는 효과가 있었다. 또한 김치의 발효과정 중 생성되는 유산균은 항돌연변이 효과를 나타내었는데 그 중 Leu. mesenteroides 균체가 다른 유산균들 중에서 가장 높은 효과를 보였다. 유산균들의 항돌연변이효과는 세포질분획보다는 세포벽에서 높으며 이는 glycopeptide cell wall fragments에 의한 것으로 여겨지고 있다. C3H/10T1/2 cell은 mouse embryo cells로 발암물질에 노출되었을 때 foci를 형성한다. 이때 foci는 type II, type III로 발전되는데 이들은 C3H mice에서 각각 50%와 80%의 종양을 형성하는 것으로 알려져 있다. 김치추출물(methanol soluble fraction, MSF)은 typeII와 typeIII의 수를 현저하게 감소하여 (예: 200㎍ 첨가시 저해율 92%) C3H mice에서 유발될 수 있는 암발생을 크게 억제하는 효과를 나타내었다. 김치추출물은 in vivo(생체실험)에서 초파리(Drosophila melanogaster)를 이용한 wing hair spot 검출계에서 체세포 염색체 돌연변이 유발을 억제하였으며, 마우스 말초혈을 이용한 소핵시험에서도 MMC(발암물질)에 의한 미성숙 망상적혈구의 소핵유발을 억제하는 등 암예방효과가 있다.

김치추출물은 인체 암세포(AGS 인체 위암세포, HT-29 인체 결장암세포, MG63 인체 골육암세포, HL-60 인체 혈액암세포, Hep 3B 인체 간암세포)의 증식을 억제하였다. 김치 분획물은 암세포에서의 DNA합성도 억제하였다. 또한 김치추출물은 자연살해 세포의 활성을 높여 항암효과를 높이는 것으로도 생각된다. 김치의 항암효과에 대한 기작 연구에서 배추김치의 dichloromethane(디클로로메탄) 분획물은 HL-60 인체 혈액암세포에서 apoptosis를 유도하여 암세포 수를 감소시키는 것으로 나타났다. Oncogenic H-ras를 microinjection 하여 DNA합성저해효과를 살펴본 결과 dichloromethane 분획물이 oncogenic H-ras에 의한 DNA합성을 감소시켰는데 김치는 핵으로 signal(신호)이 전달되는 과정에 직접 작용하여 항암활성을 나타내었다 하겠다. 김치추출물을 피하주사한 뒤 대장암세포이면서 폐로의 전이력을 가진 Colon 26-M3.1 carcinoma 세포를 마우스 꼬리에 정맥주사하여 김치의 전이억제효과를 측정한 결과 일반배추김치 투여군은 1.25mg/mouse를 피하주사했을 때 14%의 종양전이억제효과를 보였다. 고춧가루, 마늘 등의 함량을 늘리고 다른 부재료를 첨가하고 유기배추를 사용한 기능성김치는 0.05～1.25mg/mouse의 모든 첨가농도에서 종양전이억제효과를 보였으며 1.25mg/mouse를 투여했을 때 49%의 높은 전이억제효과를 나타내었다.

면역활성 증강효과
김치는 마우스에서 대식세포의 활성을 현저히 증가시키는 효과가 있었다. 효모인 Candida albican을 쥐에 투여하고 적당히 익은 김치(pH4.3, acidity 0.6%)를 섭취시켰을 때 대식세포의 활성을 2배 증가시키는 효과가 있었으며 phagocytic index도 유의적으로 증가되었다. 김치의 섭취는 또한 자연살해(natural killer(NK))세포의 활성도 크게 증가시켜 항암기능을 높이는 것으로 나타났다. 김치 유산균을 쥐에 경구투여했을 때 종양형성억제효과를 보였으며, 장내에서 항체의 생성을 증가시키고 혈액내의 cytokine으로 interleukin-2와 TNF-α를 증가시켜 면역활성증강효과를 나타내었다. 김치는 김치 자체 뿐 아니라 김치 유산균도 이렇게 면역활성을 증가시키므로 질병예방측면에서 중요한 기능을 한다고 할 수 있겠다.