바이오제닉 아민 비생성 Bacillus subtilis의 선별 및 반응표면 분석법에 의한 균체량 증가를 위한 배지 최적화 (Screening of Non-Biogenic-Amine-Producing Bacillus subtilis and Medium Optimization for Improving Biomass by the Response Surface Methodology)

서지정보

· 발행기관 : 한국생명과학회
· 수록지 정보 : 생명과학회지 / 26권 / 5호 / 571 ~ 583페이지
· 저자명 : 양희종, 정수지, 정성엽, 허주희, 최낙식, 정도연

초록

바이오제닉 아민은 주로 발효식품에 존재하는 미생물에 의해 발생하며, 종종 사람의 체내에서 심각한 독성을 나타내기도 한다. 따라서 바이오제닉 아민 비생성 균주의 선별을 위하여 순창군에서 제조된 전통 장류 200여 종으로부터 620종의 다양한 미생물을 분리하였고, 이중에서 다양한 생리활성 분석 및 바이오제닉 아민 생성여부를 조사하여 최종적으로 바이오제닉 아민 비생성 균주로써 Bacillus subtilis SCJ1을 선별하였다. 최종 선별한 SCJ1의 생화학적 특성과 16S rRNA 염기서열 분석을 통하여 Bacillus subtilis SCJ1로 명명하였다. Bacillus subtilis SCJ1의 산업적 적용이 가능한 최적배지 조성을 확립하기 위해 먼저 SCJ1균체 성장을 조사하였으며, 이를 기반으로 통계학적 방법인 반응표면 분석법을 사용하여 최적화를 수행하였다. 실험계획법은 배지 조성 성분의 선별을 위해 Plackett-Burman design을 사용하여 모델을 설정하였다. 실험 모델을 통하여 선별된 배지 성분으로는 molasses, yeast extract, peptone으로 예측되었으며, 배지조성에 대한 최적 농도를 설정하기 위해 중심합성계획법을 사용하여 최적화를 수행하였다. 최종적으로 예측된 배지 성분의 농도는 molasses 27.5 g/l, yeast extract 7.5 g/l, peptone 17.5 g/l로 예측되었고, 이때의 최대 균체량은 2.03704 g/l로 예측되어 모델의 검증실험을 통한 예측 모델과 실제 결과가 동일함을 확인하였다. 또한, 기본 배지와 균체량을 비교하였을 때 1.32 g/l에서 1.9722 g/l로 약 49.4% 증가하였고, 효소활성과 항균활성 또한 증가함을 확인하였다.

영어초록

Biogenic amines are produced primarily by microorganisms found in fermented foods and are often implicated in poisoning incidents in humans. In this study, 620 strains of microorganisms were isolated from traditional Korean fermented food in Sunchang in order to screen for non-biogenic- amine-producing microorganisms present in these foods. One strain was identified and named Bacillus subtilis SCJ1, by using 16S rRNA sequencing and biochemical characterization. We investigated the cell growth of this organism in order to understand its potential for industrial application. To this end, we optimized the culture medium constituents by using the response surface methodology. The Plackett-Burman experimental design was used for screening of the medium constituents, such as molasses, yeast extract and peptone, for improving cell growth. In order to determine the optimal concentration of each constituent, we used a central composite design. Consequently, the optimized concentrations of molasses, yeast extract and peptone were predicted to be 27.5 g/l, 7.5 g/l and 17.5 g/l, respectively. By model verification, we confirmed that a 1.49-fold increase in dry cell weight compared to the basal medium-from 1.32 g/l, to 1.9722 g/l-was achieved.

참고자료

· 없음