KR100543113B1

KR100543113B1 - Bacillus subtilis KY312

Info

Publication number: KR100543113B1
Application number: KR1020030063565A
Authority: KR
Inventors: 이동희; 신정걸; 이정희
Original assignee: 주식회사한국야쿠르트
Priority date: 2003-09-15
Filing date: 2003-09-15
Publication date: 2006-01-20
Also published as: KR20050027337A

Abstract

본 발명은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)속의 새로운 유산균인 바실러스 서브틸리스 KY312(기탁기관: 한국농용미생물보존센터, 기탁일자: 2003년 6월 20일, 수탁번호: KACC-91055)로서, α-glucosidase를 억제하는 대사산물을 생성하는 것을 특징으로 하는 식품미생물에 관한 것이다.The present invention is Bacillus subtilis KY312, a new lactic acid bacterium in the genus Bacillus subtilis (deposited institution: Korea Agricultural Microbiological Conservation Center, date of deposit: June 20, 2003, accession number: KACC-91055), α It relates to a food microorganism characterized by producing a metabolite that inhibits -glucosidase.

또한 본 발명은 바실러스 서브틸리스 KY312의 배양액을 이용한 α-glucosidase 저해활성을 갖는 혈당강하 식품에 관한 것이다. The present invention also relates to a hypoglycemic food having α-glucosidase inhibitory activity using a culture solution of Bacillus subtilis KY312.

이러한 본 발명은, α-glucosidase를 억제하는 대사산물을 생성할 수 있는 식품미생물로서의 바실러스 서브틸리스 KY312와, 바실러스 서브틸리스 KY312의 배양액을 이용한 α-glucosidase 활성 저해물질을 선발함으로서 당뇨병의 예방 및 비만 억제에 보다 효과적인 혈당강하 식품을 제공함으로서,국민 건강에 일익을 담당할 수 있는 지대한 효과가 있다.The present invention provides a method for preventing diabetes by selecting a Bacillus subtilis KY312 as a food microorganism capable of producing a metabolite that inhibits α-glucosidase, and an α-glucosidase activity inhibitor using a culture solution of Bacillus subtilis KY312. By providing a blood sugar-lowering food more effective in suppressing obesity, there is a great effect to play a part in the health of the people.

바실러스 서브틸리스, α-glucosidase, 혈당강하 식품Bacillus subtilis, α-glucosidase, hypoglycemic food

Description

Bacillus subtilis Kwai 312 {Bacillus subtilis KY312}

도1은 본 발명에 따른 바실러스 서브틸리스 KY312의 군체(Colony)를 나타낸 사진,1 is a photograph showing a colony (Colony) of Bacillus subtilis KY312 according to the present invention,

도2는 본 발명에 따른 바실러스 서브틸리스 KY312의 온도별 성장 그래프,2 is a growth graph for each temperature of Bacillus subtilis KY312 according to the present invention;

도3은 본 발명에 따른 바실러스 서브틸리스 KY312의 온도별 저해효과를 나타낸 그래프.Figure 3 is a graph showing the temperature-dependent inhibitory effect of Bacillus subtilis KY312 according to the present invention.

본 발명은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)속의 새로운 유산균인 바실러스 서브틸리스 KY312(기탁기관: 한국농용미생물보존센터, 기탁일자: 2003년 6월 20일, 수탁번호: KACC-91055)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, α-glucosidase를 억제하는 대사산물을 생성하는 것을 특징으로 하는 식품미생물에 관한 것이다.The present invention relates to Bacillus subtilis KY312, a new lactic acid bacterium belonging to the genus Bacillus subtilis (deposited institution: Korea Agricultural Microorganism Conservation Center, date of deposit: June 20, 2003, accession number: KACC-91055). In more detail, the present invention relates to a food microorganism comprising producing a metabolite that inhibits α-glucosidase.

또한 본 발명은 바실러스 서브틸리스 KY312의 배양액을 이용한 α-glucosidase 저해활성을 갖는 혈당강하 식품에 관한 것이다.The present invention also relates to a hypoglycemic food having α-glucosidase inhibitory activity using a culture solution of Bacillus subtilis KY312.

최근에 와서, 의학분야의 지속적인 발달에 의한 고령화 추세와 영양분의 과잉섭취 및 운동부족 등에 기인하여 당뇨병, 비만증 또는 고지방증과 같은 성인병의 발병률이 날로 높아지고 있는 추세에 있다.In recent years, the incidence of adult diseases such as diabetes, obesity or hyperlipidemia is increasing day by day due to the aging trend due to the continuous development of the medical field, excessive intake of nutrients and lack of exercise.

주지와 같이, 당뇨병은 우리의 인체가 음식물 중의 탄수화물을 적절하게 사용하지 못하여 혈액 속의 포도당의 농도가 정상치 보다 과다하게 높아져서 일어나는 질병의 일종이다.As is well known, diabetes is a disease caused by the inability of the human body to properly use carbohydrates in foods, resulting in excessively high levels of glucose in the blood.

세계보건기구 연구그룹(WHO Study Group)은 Technical Report Series 727 "Diabets mellitus" 에서 "당뇨병은 방치상태에서는 만성적인 고혈당을 나타내는 병의 형태" 라고 규정하였다. The WHO Study Group defined "diabetes as a form of chronic hyperglycemia when left unattended" in Technical Report Series 727 "Diabets mellitus".

당뇨병은 1950년대까지 우리나라에서는 발병률이 그다지 높지 않은 희귀 질환의 일종에 속하는 질병이었으나, 지난 1986년 통계학상 인구 1만명 당 87.1명이던 것이 11년이 지난 1997년에는 177.5명으로 무려 2배 이상으로 높아진 것으로 나타났다. Diabetes was a rare disease in Korea that did not have a high incidence until the 1950s.However, in 1986, 87.1 people per 10,000 population had increased to more than doubled to 177.5 in 11 years. Appeared.

2000년도 국민 건강 영양조사에서 나타난 당뇨병 환자 수는 30대 이상 전체 국민의 13.6%에 이르는 것으로 나타났다. The number of diabetics in the 2000 National Health and Nutrition Survey was 13.6% of the total population.

특히 매년 1만여명의 당뇨병 환자가 합병증으로 발 다리가 썩어 잘라내야 한다고 하며, 당뇨병이 성인 사망의 가장 큰 원인이 된다고 한다.In particular, about 10,000 diabetic patients every year have complications and need to rot their feet, and diabetes is the leading cause of adult death.

또한, 매년 새로이 혈액투석을 받는 신부전증 환자 4400여명 중 최소 50% 이상이 당뇨병이 주된 원인인 것으로 알려졌으며, 뇌졸증으로 입원하는 환자의 20∼30%, 심장혈관 수술환자의 30∼40% 역시도 당뇨병이 주된 원인으로 알려졌다.In addition, at least 50% of the 4,400 patients with renal failure who receive new hemodialysis each year are known to be the main cause of diabetes. 20-30% of patients hospitalized for stroke and 30-40% of patients with cardiovascular surgery also have diabetes. It is known as the main cause.

통계학상 국내에서는 당뇨병으로 인한 사망자 수에 만성 합병증으로 인한 사망자 수가 포함되지 않지만, 이를 합산할 경우 당뇨병은 사망률 1위의 질병으로 추정된다.Statistically, in Korea, the number of deaths from diabetes does not include the number of deaths from chronic complications.

당뇨병은 대분하면 인슐린 의존형 당뇨병(Insulin dependent diabets mellitus, IDDM)과 인슐린 비의존형 당뇨병(Non-insulin dependent diabets mellitus, NIDDM)으로 구분된다.Diabetes is largely divided into insulin dependent diabets mellitus (IDDM) and non-insulin dependent diabets mellitus (NIDDM).

우리나라의 경우, 95% 이상이 인슐린 비의존형 당뇨병 환자이다.In Korea, more than 95% are insulin-independent diabetes patients.

이와 같이 당뇨병 환자의 대부분을 차지하고 있는 인슐린 비의존형 당뇨병 환자들은 질병의 치료를 위해 식이요법과 함께 경구용 혈당 강하제를 선별적으로 사용하고 있다.As described above, insulin-independent diabetes patients, who occupy most of the diabetic patients, are selectively using oral hypoglycemic agents together with diet for the treatment of diseases.

바람직한 혈당 강하제로서는 식후 혈당을 조절하며 저혈당을 일으키지 않도록 하는 것이다.Preferred blood sugar lowering agents control postprandial blood sugar and prevent hypoglycemia.

지속적인 식후 혈당의 조절은 결과적으로 당화 헤모글로빈치의 감소, 평균 혈당의 강하, 공복시 혈당치의 감소를 가져오며, 그 결과로 인슐린 저항성도 호전되어 거의 정상인과 같은 건강을 유지할 수가 있는 것이다.Continuous post-prandial blood sugar control results in a decrease in glycated hemoglobin levels, a decrease in mean blood sugar levels, and a decrease in fasting blood sugar levels. As a result, insulin resistance is improved, thereby maintaining almost normal health.

즉, 당뇨병의 치료는 당뇨병으로 인한 대사이상과 합병증을 예방하기 위하여 고혈당 상태를 교정하여 정상혈당에 가깝게 유지하는 것이 목표이다.In other words, the treatment of diabetes is aimed at correcting the state of hyperglycemia in order to prevent metabolic abnormalities and complications caused by diabetes and maintaining close to normal blood glucose.

그러나, 경구용 혈당 강하제로 주로 사용되고 있는 인슐린 제제, 설포닐 우레아(Sulfonyl urea)제제, 비그아니드(Biguanide)제제 등을 투여할 경우에, 음식을 섭취한 후 혈 중 당도는 빨리 증가하는 반면 투여된 약물로 인한 인슐린의 혈액내 출현은 상대적으로 느리기 때문에 식후에는 고혈당 증세가 나타나고, 식간에는 고 인슐린혈증 및 저혈당 증세가 나타난다.However, in the case of administration of insulin preparations, sulfonyl urea preparations, and biguanide preparations, which are mainly used as oral hypoglycemic agents, blood glucose levels increase rapidly after ingestion, Because of the relatively slow appearance of insulin in the blood due to these drugs, hyperglycemia occurs after meals, while hyperinsulinemia and hypoglycemia occur between meals.

이와 같은 부작용을 방지하기 위하여 1960년대 말에 풀스(Puls)에 의해 음식물 중의 탄수화물 소화를 지연시켜 단당류의 소장에서의 흡수를 방해하는 새로운 당뇨병 치료제가 제안된 바 있다. In order to prevent such side effects, in the late 1960s, Puls proposed a new anti-diabetic agent that delayed carbohydrate digestion in foods and prevented the absorption of monosaccharides in the small intestine.

즉, 탄수화물은 α-glucosidase 에 의해 포도당, 과당 등으로 분해되어 흡수되는데 당뇨병 환자는 포도당이 한꺼번에 많은 양이 흡수되면 혈 중 포도당을 제대로 이용할 수가 없기 때문에 고혈당 상태가 악화된다.In other words, carbohydrates are broken down into glucose and fructose by α-glucosidase and absorbed. However, when a large amount of glucose is absorbed at a time, hyperglycemia is worsened because blood glucose cannot be properly used.

따라서 소장의 α-glucosidase 활성을 저해함으로서 포도당의 흡수가 서서히 일어나게 되면 당뇨병 환자의 혈당 개선이 이루어질 수 있다.Therefore, when glucose uptake occurs slowly by inhibiting α-glucosidase activity of the small intestine, blood glucose improvement of diabetic patients may be achieved.

이와 같은 작용 원리에 따라 당뇨병 치료제로 출시된 치료제로서는 아카보스(Acarbose)가 제안된 바 있다.Acarbose (Acarbose) has been proposed as a therapeutic agent released as a therapeutic agent for diabetes in accordance with such a working principle.

전술한 바와 같이 당뇨병은 정상 혈당을 유지하기 위하여 평생동안 관리해야하는 고질병의 일종이다.As mentioned above, diabetes is a kind of chronic disease that must be managed throughout life to maintain normal blood sugar.

물론 전문적인 치료제로 관리하는 것이 필수적이긴 하지만, 이와 더불어 혈당의 급격한 상승을 억제시켜 줄 수 있는 식품도 정상적인 혈당관리에 도움을 줄 수 있다는 것이 고려되고 있다. Of course, it is necessary to manage with a professional treatment, but it is also considered that foods that can suppress the rapid rise in blood sugar can help normal blood sugar management.

이와 같은 혈당상승 억제식품은 아직은 당뇨병에 걸리지는 않았으나, 유전적으로 당뇨병에 걸리기 쉬운 사람들의 건강을 유지하기 위한 건강보조식품으로서의 가치도 클 것으로 생각된다.The blood glucose suppression foods are not yet diabetic, but it is considered to be of great value as a dietary supplement for maintaining the health of people who are genetically susceptible to diabetes.

그러나 현재까지 개발된 혈당저하소재는 주로 제약회사에서만 연구가 이루어 졌기 때문에 유기합성 또는 한약제와 토양 미생물 대사산물과 같이 식용으로 사용할 수 없는 물질로 스크리닝(Screening)작업이 이루어지므로서 이를 식품으로 이용하기에는 어려운 문제점이 있었다.However, the hypoglycemic material developed so far has been studied only by pharmaceutical companies, so screening is performed with substances that cannot be used for food, such as organic synthesis or herbal medicine and soil microbial metabolites. There was a difficult problem.

한편, 최근에 비만치료제로서 지방의 흡수를 억제시켜주는 제니칼(Xenical)이라는 의약품이 출시된 바 있다.Recently, a drug called Xenical has been released that inhibits the absorption of fat as an anti-obesity agent.

상기한 제니칼은 지방이 분해될 때 필요한 효소인 리파제(Lipase)작용을 억제함으로서 지방을 그대로 배설시키는 작용을 하는 약품이다.Xenical is a drug that acts to excrete fat as it is by inhibiting the lipase action, an enzyme required when fat is degraded.

그러나, 우리나라 사람의 비만 증세는 쌀밥 등 주로 과다한 탄수화물의 섭취가 주된 원인이기 때문에 제니칼의 약효능에 대하여 의문을 제기하는 견해가 지배적이다.However, because the obesity of Koreans is mainly caused by excessive intake of carbohydrates such as rice, the opinion that questions the efficacy of Xenical is dominant.

따라서, 우리나라 사람에게는 오히려 제니칼보다는 α-glucosidase 활성 저해 물질이 비만 억제소재로서 보다 효과적일 것이라는 것이 고려되고 있다.Therefore, it is considered that α-glucosidase activity inhibitors would be more effective as obesity inhibitors in Korea than Zenical.

따라서, 본 발명은 α-glucosidase를 억제하는 대사산물을 생성할 수 있는 식품미생물로서, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)속의 새로운 유산균인 바실러스 서브틸리스 KY312(기탁기관: 한국농용미생물보존센터, 기탁일자: 2003년 6월 20일, 수탁번호: KACC-91055)을 제공하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention is a food microorganism capable of producing a metabolite that inhibits α-glucosidase, and Bacillus subtilis KY312 (a deposit agency: Korea Agricultural Microbiological Conservation Center, Deposit), a new lactic acid bacterium in Bacillus subtilis. Date: June 20, 2003, Accession No .: KACC-91055).

또한 본 발명의 다른 목적은 바실러스 서브틸리스 KY312의 배양액을 이용한 α-glucosidase 활성 저해물질을 선발함으로서 당뇨병의 예방 및 비만 억제(Inhibition)에 보다 효과적인 혈당강하 식품을 제공하고자 하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a glycemic-lowering food which is more effective in the prevention and prevention of obesity (Inhibition) of diabetes by selecting the α-glucosidase activity inhibitor using a culture of Bacillus subtilis KY312.

이하 첨부된 실시예의 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 바실러스 서브틸리스 KY312(기탁기관: 한국농용미생물보존센터, 기탁일자: 2003년 6월 20일, 수탁번호: KACC-91055)는, α-glucosidase를 억제하는 대사산물을 생성할 수 있는 식품미생물이다. Bacillus subtilis KY312 according to the present invention (depositment institution: Korea Agricultural Microorganism Conservation Center, date of deposit: June 20, 2003, accession number: KACC-91055), can produce a metabolite that inhibits α-glucosidase It is a food microorganism.

특히 본 발명에 의한 식품미생물은, α-glucosidase를 90%이상 억제하는 생리활성이 뛰어난 대사산물을 생성할 수가 있으므로 이를 이용한 혈당저하식품을 생성할 수가 있다.In particular, the food microorganism according to the present invention can produce a metabolite excellent in physiological activity that inhibits α-glucosidase by 90% or more, thereby producing a hypoglycemic food using the same.

도1은 본 발명에 따른 바실러스 서브틸리스 KY312의 군체(Colony)를 나타낸 사진으로서, 도1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 바실러스 서브틸리스 KY312의 균주는 막대형으로 운동성은 없으며, 집락의 색깔은 우유빛의 러프(rough)한 모양이다.Figure 1 is a picture showing a colony (Colony) of Bacillus subtilis KY312 according to the present invention, as shown in Figure 1, the strain of Bacillus subtilis KY312 according to the present invention is rod-shaped, there is no movement, The color is rough, milky.

또한, 바실러스 서브틸리스 KY312 균주의 생육 최적온도는 37℃(50℃에서도 증식 가능하며 양성반응을 보임)였으며, 그람염색에 양성반응, 카탈리제에도 양성 반응을 나타냈으며, 산소영향에 호기성 반응을 보였다.In addition, the optimal growth temperature of Bacillus subtilis KY312 strain was 37 ° C (proliferable at 50 ° C and positive reaction), positive for gram staining, positive for catalase, and aerobic for oxygen effects. Seemed.

바실러스 서브틸리스 KY312 균주의 당 이용성의 실험은 다음 표1과 같다.The sugar availability of the Bacillus subtilis KY312 strain is shown in Table 1 below.

[표 1] 당 이용성 실험[Table 1] Sugar usability experiment

api 50 CH api 50 CH control - glycerol + Erythritol - D-Arabinose - L-Arabinose + Ribose + D-Xylose - L-Xylose - Adonitol - β-Metyl-Xyloside - Galactose - D-Glucose + D-Fructose + D-Mannose + L-Sorbose - Rhamnose - Dulcitol - Inositol + Mannitol + Sorbitol + α-Methyl-D-mannoside - α-Methyl-D-glucoside + N-Acetyl glucosamine - Amygdaline + Arbutine + Esculine + Salicine + Cellobiose + Maltose + Lactose - Melibiose + Saccharose + Trehalose + Inuline + Melezitose - D-Raffinose + Amidon + Glycogene + Xylitol - β-Gentiobiose + D-Turanose - D-Lyxose - D-Tagatose - D-Fucose - L-Fucose - D-Arabitol - L-Arabitol - Gluconate - 2-ceto-gluconate - 5-ceto-gluconate - control-glycerol + Erythritol-D-Arabinose-L-Arabinose + Ribose + D-Xylose-L-Xylose-Adonitol-β-Metyl-Xyloside-Galactose-D-Glucose + D-Fructose + D-Mannose + L-Sorbose- Rhamnose-Dulcitol-Inositol + Mannitol + Sorbitol + α-Methyl-D-mannoside-α-Methyl-D-glucoside + N-Acetyl glucosamine-Amygdaline + Arbutine + Esculine + Salicine + Cellobiose + Maltose + Lactose-Melibiose + Saccharose + Trehalose + Inuline + Melezitose-D-Raffinose + Amidon + Glycogene + Xylitol-β-Gentiobiose + D-Turanose-D-Lyxose-D-Tagatose-D-Fucose-L-Fucose-D-Arabitol-L-Arabitol-Gluconate-2-ceto -gluconate-5-ceto-gluconate-

이하 첨부된 실시예의 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 예시적인 목적일 뿐 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, these examples are for illustrative purposes only, and the present invention is not limited thereto.

[실시예 1] 바실러스 서브틸리스 KY312의 성장Example 1 Growth of Bacillus subtilis KY312

본 발명의 바실러스 서브틸리스 KY312의 적정 생장온도를 알아내기 위해 진탕 배양기(Shaking incubator)(진탕속도: 150 rpm)에서 온도별(30℃, 37℃)로 250㎖ TSB(Tryptic Soy Broth) 배지에서 배양하였다. In order to determine the optimal growth temperature of Bacillus subtilis KY312 of the present invention in a 250 ml TSB (Tryptic Soy Broth) medium by temperature (30 ℃, 37 ℃) in a shaking incubator (shaking speed: 150 rpm) Incubated.

이와 같이 배양한 균을 시간대별로 600nm 에서 흡광도(OD: Optical Density)를 측정한 결과를 도2에 그래프로 나타내었다.The results of the measurement of absorbance (OD: Optical Density) at 600 nm for each time of the cultured microorganisms are shown in a graph of FIG. 2.

도2에 나타낸 바와 같이 본 발명의 바실러스 서브틸리스 KY312는 온도 30℃보다 37℃에서 더 잘 자라는 것을 알 수가 있다.As shown in Fig. 2, the Bacillus subtilis KY312 of the present invention can be seen to grow better at 37 ℃ than the temperature of 30 ℃.

[실시예 2] 온도별 바실러스 서브틸리스 KY312의 배양액을 이용한 α-glucosidase 저해활성 측정(%)[Example 2] Measurement of α-glucosidase inhibitory activity using the culture medium of Bacillus subtilis KY312 by temperature (%)

20mM 인산나트륨(Sodium phosphate)완충용액(pH 7.0) 40㎕에 조효소액(crude enzyme)(정제한 효소가 아니고 소장에서 추출한 효소임)20㎕과 시료 20㎕ 및 6mM 의 p-nitrophenyl α-D-glucopyranoside(PNPG) 용액 50㎕ 를 첨가한 후, 온도 37℃에서 30분간 반응시켰다. 20 μl of 20 mM sodium phosphate buffer solution (pH 7.0), 20 μl crude enzyme (enzyme extracted from the small intestine, not purified enzyme) and 20 μl sample and 6 mM p-nitrophenyl α-D- After adding 50 µl of glucopyranoside (PNPG) solution, the mixture was reacted at a temperature of 37 ° C. for 30 minutes.

반응 후 1M 글리신 완충용액(Glycine buffer)(stop solution)(pH 9.0)을 100 ㎕ 첨가한 후, 405nm 에서 흡광도를 측정하였다. After the reaction, 100 μl of 1M glycine buffer (stop solution) (pH 9.0) was added, and the absorbance was measured at 405 nm.

그 결과, 도3에 나타낸 바와 같이 온도 37℃ 에서 35 시간동안 배양하였을 때 90%의 저해율(억제활성)이 나타남을 알 수가 있다.As a result, as shown in Figure 3, it can be seen that the inhibition rate (inhibitory activity) of 90% appeared when incubated for 35 hours at a temperature of 37 ℃.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, α-glucosidase를 억제하는 대사산물을 생성할 수 있는 식품미생물로서의 바실러스 서브틸리스 KY312와, 바실러스 서브틸리스 KY312의 배양액을 이용한 α-glucosidase 활성 저해물질을 선발함으로서 당뇨병의 예방 및 비만 억제에 보다 효과적인 혈당강하 식품을 제공함으로서,국민 건강에 일익을 담당할 수 있는 지대한 효과가 있는 것이다.As described above, according to the present invention, by selecting a Bacillus subtilis KY312 as a food microorganism capable of producing a metabolite that inhibits α-glucosidase and an α-glucosidase activity inhibitor using a culture solution of Bacillus subtilis KY312 By providing more effective blood sugar-lowering foods for the prevention of diabetes and the prevention of obesity, there is a great effect to play a part in the health of the people.

Claims

Bacillus subtilis KY312 (Deposit: Korean Agri-microbial Preservation Center, Deposit Date: June 20, 2003, Accession No .: KACC-91055).

The method of claim 1,

Bacillus subtilis KY312, which is characterized by producing a metabolite that inhibits α-glucosidase (deposited institution: Korea Agricultural Microbiological Conservation Center, deposit date: June 20, 2003, accession number: KACC-91055).

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