KR100868385B1 - Novel strain Bacillus vallismortis TB40-3 producing biosurfactant with oil degrading activity and antifungal substance - Google Patents

Novel strain Bacillus vallismortis TB40-3 producing biosurfactant with oil degrading activity and antifungal substance Download PDF

Info

Publication number
KR100868385B1
KR100868385B1 KR1020040033860A KR20040033860A KR100868385B1 KR 100868385 B1 KR100868385 B1 KR 100868385B1 KR 1020040033860 A KR1020040033860 A KR 1020040033860A KR 20040033860 A KR20040033860 A KR 20040033860A KR 100868385 B1 KR100868385 B1 KR 100868385B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oil
biodegradable
bacillus
bacillus vallismortis
strain
Prior art date
Application number
KR1020040033860A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20050109111A (en
Inventor
최용락
이상철
이용석
김선희
유주순
주우홍
황철원
Original Assignee
동아대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동아대학교 산학협력단 filed Critical 동아대학교 산학협력단
Priority to KR1020040033860A priority Critical patent/KR100868385B1/en
Publication of KR20050109111A publication Critical patent/KR20050109111A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100868385B1 publication Critical patent/KR100868385B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N63/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing microorganisms, viruses, microbial fungi, animals or substances produced by, or obtained from, microorganisms, viruses, microbial fungi or animals, e.g. enzymes or fermentates

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

본 발명은 유류분해능이 우수한 생분해성 계면활성제 및 항진균물질을 생산하는 신규한 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3에 관한 것으로, 유류오염 지역에서 분리한 원유분해능 및 생분해성 계면활성제 생성능이 우수하고 식물병원균에 대해 높은 항균활성을 나타내는 신규한 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3 균주를 제공하는 뛰어난 효과가 있다. 또한, 본 발명은 표면장력이 최저 29 mN/m까지 감소되고, CMC값이 0.0030% (w/v)이고, 대두유에서 유화활성이 최대이고, 원유를 포함하여 대부분의 기질에서 유화활성이 높았고, 유화안정성이 합성 계면활성제보다 우수한 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3 균주에서 분리 정제한 생분해성 계면활성제를 제공하는 뛰어난 효과가 있다. 또한, 본 발명은 부추의 잿빛곰팡이병을 유발하는 보트리티스 시네리아(B. cineria)의 생육을 강력하게 억제하고 부추의 생육을 촉진하는 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3 균주 유래의 항진균물질을 제공하는 뛰어난 효과가 있다. The present invention relates to a novel Bacillus vallismortis TB40-3, which produces a biodegradable surfactant and an antifungal substance having excellent oil resolution, and has excellent crude oil degradability and biodegradable surfactant generation ability separated from an oil pollution area. In addition, there is an excellent effect of providing a novel Bacillus vallismortis TB40-3 strain exhibiting high antibacterial activity against phytopathogens. In addition, the present invention has a surface tension of as low as 29 mN / m, a CMC value of 0.0030% (w / v), the emulsification activity in soybean oil, the emulsification activity in most substrates, including crude oil, There is an excellent effect of providing a biodegradable surfactant separated and purified from Bacillus vallismortis TB40-3 strain having better emulsion stability than a synthetic surfactant. In addition, the present invention is strongly derived from Bacillus vallismortis TB40-3 strain that strongly inhibits the growth of B. cineria that causes leek fungal disease of leek and promotes the growth of leek It has an excellent effect on providing antifungal substances.

바실러스 발리스몰티스, 생분해성 계면활성제, 유류분해능, 항진균물질Bacillus valismoltis, biodegradable surfactants, oil resolution, antifungal substances

Description

유류분해능이 우수한 생분해성 계면활성제 및 항진균물질을 생산하는 신규한 바실러스 발리스몰티스 TB40-3{Novel strain Bacillus vallismortis TB40-3 producing biosurfactant with oil degrading activity and antifungal substance}Novel strain Bacillus vallismortis TB40-3 producing biosurfactant with oil degrading activity and antifungal substance}

도 1은 본 발명 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3의 주사전자현미경 사진도이다.1 is a scanning electron micrograph of the Bacillus vallismortis TB40-3 of the present invention.

도 2는 본 발명 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3의 보트리티스 시네리아(B. cineria)(A) 및 푸사리움 옥시스포룸(F. oxysporum)(B)에 대한 항균활성을 나타낸 것이다.Figure 2 shows the antimicrobial activity of the Bacillus vallismortis TB40-3 against the Botrytis Ceria (A) and Fusarium oxysporum (B) of the present invention will be.

도 3은 본 발명 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3의 16S rDNA 분석에 따른 계통수를 도시한 것이다.Figure 3 shows the phylogenetic tree according to 16S rDNA analysis of the Bacillus vallismortis TB40-3 of the present invention.

도 4는 본 발명 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3에서시간대별로 생성되는 생분해성 계면활성제의 표면장력의 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the change in surface tension of the biodegradable surfactant produced over time in the Bacillus vallismortis TB40-3 of the present invention.

도 5는 본 발명 생분해성 계면활성제 용액에 의한 여러 가지 기질의 유화활성을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the emulsification activity of various substrates by the present invention biodegradable surfactant solution.

도 6은 본 발명 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3에서 분리 정제한 계면활성제의 표면장력을 나타낸 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the surface tension of the surfactant separated and purified from Bacillus vallismortis TB40-3 of the present invention.

도 7은 본 발명 생분해성 계면활성제 용액에 의한 유화활성의 안정도를 나타낸 것이다.Figure 7 shows the stability of the emulsification activity by the present invention biodegradable surfactant solution.

도 8은 본 발명 생분해성 계면활성제와 화학합성 계면활성제의 유화 안정도를 비교한 그래프이다.8 is a graph comparing the emulsion stability of the present invention biodegradable surfactant and chemical synthetic surfactant.

도 9는 자연상태에서 본 발명 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3의 식물병원성균에 대한 길항효과를 나타낸 사진도이다.Figure 9 is a photograph showing the antagonistic effect of phytopathogenic bacteria of the present invention Bacillus vallismortis TB40-3 in its natural state.

도 10은 본 발명 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3이 생산하는 식물병원성 곰팡이의 세포벽 분해와 관련이 있는 효소의 활성을 나타낸 것이다.Figure 10 shows the activity of the enzymes involved in cell wall degradation of phytopathogenic fungi produced by Bacillus vallismortis TB40-3 of the present invention.

도 11은 본 발명 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3의 16S rDNA의 일부 염기서열을 나타낸 것이다.Figure 11 shows a partial sequence of 16S rDNA of Bacillus vallismortis TB40-3 of the present invention.

본 발명은 유류분해능이 우수한 생분해성 계면활성제와 항진균물질을 생산하는 신규한 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 유류분해능이 우수한 생분해성 계면활성제뿐만 아니라 식물병원균의 생육을 억제하는 항진균물질을 생산하는 신규한 바실러스 발리스몰티스 TB40-3 균주에 관한 것이다.The present invention relates to a novel Bacillus vallismortis TB40-3 that produces an oil-degradable biodegradable surfactant and an antifungal substance. More specifically, the present invention relates to a novel Bacillus valismoltis TB40-3 strain that produces an antifungal substance that inhibits the growth of phytopathogens as well as a biodegradable surfactant having excellent oil resolution.

생분해성 계면활성제(Biosurfactant)는 효모, 곰팡이, 박테리아 등 미생물에 의해 생산되며 균주에 따라 세포외 또는 세포내에 생성이 된다. 화학합성 계면활성제와 비교하여 생분해성 계면활성제가 갖는 뛰어난 장점은 무독성이며 생분해가 용이하고 따라서 이를 사용 시 이차오염원이 안 되며 기존의 방법으로는 합성하기 어려운 복잡한 화학구조로 인해 특수한 목적으로 사용될 수 있고 표면장력 저하능력, 온도, pH에 대한 안정성 등 계면활성제의 물리·화학적 성능면에서 기존의 화학합성 계면활성제와 거의 대등한 결과를 보인다는 것이다(MacFaddin, J. F. 1984. Biochemical Tests for Identification for Medical Bacteria, 2nd ed. Williams and Wilkins Co., Baltimore, USA.). 전 세계적으로 계면활성제 시장은 1988년에 20억불, 1994년 약 94억불로 불과 6년 사이 400%이상의 성장률을 기록했으며 그 수요는 해마다 증가하는 추세에 있다(Shaw, A. 1994. Soap Cosmet. Chem. Specialities 70, 24-30). 그러나 이들 대부분은 자체적으로 생분해가 안되어 환경오염의 원인이 되고 있는 화학합성 계면활성제이다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 무독성이며 생분해가 용이한 환경친화적 생분해성 계면활성제가 화학합성 계면활성제를 대체함으로써 환경오염을 감소시킬 수 있고, 더 나아가 생분해성 계면활성제는 화장품, 의약품, 식품, 세제, 펄프 및 제지, 원유의 2차 회수 및 환경정화 등 다양한 분야에서 광범위하게 응용될 수 있다. 최근, 황 등은 에루기노사(P. aeruginosa), 노카르디아(Nocardia sp.) 균에서 생산된 생분해성 계면활성제의 계면활성능 측정, 분리 및 구조분석을 수행함으로써 생분해성 계면활성제의 산업적 이용을 위한 기초연구가 이루어지고 있다(Hwang, K. A et al. 1999. Kor. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 27, 159-165; Kim, S. H. et al. 2000. Biotech. Appl. Biochem. 31, 249-253; Suk, W. S. et al. 1999. J. Microbiol. Biotechnol. 9, 56-61.).Biodegradable surfactants (Biosurfactant) is produced by microorganisms such as yeast, mold, bacteria, etc., depending on the strain is produced extracellularly or intracellularly. The outstanding advantages of biodegradable surfactants compared to chemically synthesized surfactants are that they are non-toxic, easy to biodegrade and therefore not secondary pollution when used and can be used for special purposes due to the complex chemical structure that is difficult to synthesize by conventional methods. In terms of the physical and chemical performance of surfactants such as surface tension lowering ability, stability to temperature and pH, the results are almost the same as those of conventional chemical synthetic surfactants (MacFaddin, JF 1984. Biochemical Tests for Identification for Medical Bacteria, 2nd ed. Williams and Wilkins Co., Baltimore, USA.). Globally, the surfactant market reached $ 2 billion in 1988 and about $ 9.4 billion in 1994, growing more than 400% in just six years (Shaw, A. 1994. Soap Cosmet.Chem). Specialities 70, 24-30). However, most of them are chemically synthesized surfactants that are not biodegradable by themselves and cause environmental pollution. Therefore, in order to solve these problems, non-toxic, biodegradable, eco-friendly biodegradable surfactants can replace environmentally friendly surfactants, thereby reducing environmental pollution. Furthermore, biodegradable surfactants are used in cosmetics, medicine, food, detergents It can be widely applied in various fields such as pulp and paper, secondary recovery of crude oil and environmental purification. Recently, sulfur and the like have been used for the industrial use of biodegradable surfactants by performing the measurement, isolation and structural analysis of the biodegradable surfactants produced from P. aeruginosa and Nocardia sp . Basic research is being carried out for Hwang, K. A et al. 1999. Kor. J. Appl. Microbiol. Biotechnol . 27, 159-165; Kim, SH et al. 2000. Biotech. Appl. Biochem . , 249-253; Suk, WS et al. 1999. J. Microbiol. Biotechnol. 9, 56-61.).

현재, 생분해성 계면활성제는 다양한 산업분야에서 사용되고 있는데 예를 들자면, 토양 및 해양의 유류오염 제어를 위한 생물학적 처리방법으로 해양의 유류 오염물질인 시클로-알칸(cyclo-alkane) 계열의 탄화수소원과 원유(crude oil) 및 경유, 중유 등의 석유제품에 대한 다양한 탄화수소원의 기질을 분해시키는 균주를 분리, 동정하여 실제로 오염현장에 적용하고 있다(Kim, H. J. et al. 1999. J. Biotechnol. Bioeng. 14, 192-197; Kim, H. J. et al. 1997. Korean J. Biotechnol. Bioeng. 24, 443-448; Mibas, W. and D. L. Gutnick. 1993. Appl. Environ Microbiol. 59, 2807-2816; Suk, W. S. et al. 1999. J. Microbiol. Biotechnol. 9, 56-61). 이러한 유류 분해능이 있는 해양미생물로서는 에로모나스(Aeromonas), 아르트로박터(Arthrobacter), 코롤로스포라(Corollospora), 덴드리필라(Dendryphiella), 슈도모나스(Pseudomonas) 등이 있으며, 실제로 이들 균주가 생산하는 유화제 등이 분리 정제되어 이용되고 있다(Kim, H. J. et al. 1997. Korean J. Biotechnol. Bioeng. 24, 443-448; Rheinheimer, G. 1981. Microbiologic der gewalsser. 3rd. ed. p. 251. gustav Fischer Verlag Stuttgart; Suk, W. S. et al. 1999. J. Microbiol. Biotechnol. 9, 56-61). Currently, biodegradable surfactants are used in various industries, for example, cyclo-alkane-based hydrocarbon sources and crude oils, which are biological treatments for the control of soil and marine oil pollution. ( Cim , HJ et al. 1999. J. Biotechnol. Bioeng . Isolates and identifies strains that degrade substrates of various hydrocarbon sources for crude oil, petroleum products such as diesel oil and heavy oil.) 14, 192-197; Kim, HJ et al. 1997. Korean J. Biotechnol.Bioeng. 24, 443-448; Mibas, W. and DL Gutnick. 1993. Appl.Environ Microbiol. 59, 2807-2816; Suk, WS et al. 1999. J. Microbiol. Biotechnol. 9, 56-61). As a marine microorganism that these oils resolution erotic Monastir (Aeromonas), are Tropez bakteo (Arthrobacter), Corolle Los Fora (Corollospora), Den'll Pilar (Dendryphiella), and the like Pseudomonas (Pseudomonas), actually an emulsifier to produce these strains (Kim, HJ et al. 1997. Korean J. Biotechnol. Bioeng . 24, 443-448; Rheinheimer, G. 1981. Microbiologic der gewalsser. 3rd. Ed. P. 251. gustav Fischer Verlag Stuttgart; Suk, WS et al. 1999. J. Microbiol. Biotechnol. 9 , 56-61).

다음으로, 농작물의 수량 및 품질 등에 영향을 끼치는 다양한 병해충을 방제하고자 많은 연구가 행해져 왔으며, 또한 다양한 종류의 농약들이 개발, 사용되고 있다. 특히, 식물 병원성 곰팡이를 방제하기 위해 주로 화학합성농약을 사용하거나특정 병원성 곰팡이에 길항작용을 가지는 길항미생물을 이용한 생물학적 방제법을 사용하고 있다. 화학농약의 사용은 곡물의 수확량의 혁신적인 증가를 가져왔으나, 여러 가지 문제점을 야기시켜 왔다. 이에 비해 미생물을 사용하는 생물학적 방제는 인축에 위해가 적고, 작물에 피해를 일으키지 않으며, 환경에 대한 부하가 작고 안정성이 높다. 또한 화학농약으로 방제가 곤란한 난방제 병원균에 적용할 수 있고, 저항성 발현의 가능성이 적고, 유해 생물에 선택적이고 생태계를 크게 교란하는 일이 없으며, 천적 생물, 유용생물 등에 악영향이 적다. 이러한 장점으로 인해 미생물이 생산하는 항진균 물질에 더욱 관심을 가지게 되었으며, 많은 연구가 이루어져 상업화되어 판매되고 있다(Attafuah, A., and J. F. Bradbury. 1989 J. Appl. bacteriol. 67, 567-573; Tanaka, Y. T., and Omura S. 1993 Annu. Rev. Microbiol. 47, 57-48; Fruh, T., P. Chemla, J. Ehrler, and Farooq. 1996. Pestic. Sci. 46, 307-316; Knight, S. C. et al. 1997. Annu. Rev. Phytophathol. 35, 349-372). 그러나 미생물을 이용한 생물학적 방제법도 몇몇 문제점을 안고 있다. 미생물 제제를 사용한 경우 지효성이며 효과가 완만하고, 사용적기 폭이 좁고 적기를 놓치면 효과가 나타나기 어려우며, 대량생산 및 보존이 어렵고 이용규모가 한정된다. 더욱이 화학농약의 영향을 받기 쉽다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 끊임없는 연구가 계속되어야 하며 이러한 조건을 만족시킬 수 있는 미생물 또는 미생물이 생산하는 물질을 많이 찾아야 할 것이다.Next, many studies have been conducted to control various pests affecting the yield and quality of crops, and various kinds of pesticides have been developed and used. In particular, in order to control plant pathogenic fungi, chemical synthetic pesticides are mainly used, or biological control methods using antagonistic microorganisms having antagonistic action against specific pathogenic fungi are used. The use of chemical pesticides has resulted in an innovative increase in crop yields, but has caused a number of problems. In comparison, biological control using microorganisms is less harmful to livestock, does not cause damage to crops, and has a low load on the environment and high stability. In addition, it can be applied to heating pathogens, which are difficult to control with chemical pesticides, are less likely to develop resistance, are selective to harmful organisms, do not disturb the ecosystem greatly, and have little adverse effects on natural and useful organisms. These advantages have led to greater interest in antifungal substances produced by microorganisms, and many studies have been made and commercialized and sold (Attafuah, A., and JF Bradbury. 1989 J. Appl. Bacteriol. 67, 567-573; Tanaka , YT, and Omura S. 1993 Annu. Rev. Microbiol . 47 , 57-48; Fruh, T., P. Chemla, J. Ehrler, and Farooq. 1996. Pestic. Sci . 46, 307-316; Knight, SC et al. 1997. Annu. Rev. Phytophathol . 35, 349-372). However, biological control methods using microorganisms also have some problems. When the microbial agent is used, it is slow-acting and the effect is slow, and when the use time is narrow and the time is missed, the effect is difficult to appear, the mass production and preservation are difficult, and the use scale is limited. Moreover, they are susceptible to chemical pesticides. In order to solve these problems, continuous research must be continued, and many microorganisms or materials produced by the microorganisms that can satisfy these conditions will have to be found.

섬유소분해효소를 많이 생성하는 세균에는 바실러스(Bacillus)속, 클로스트 리디움(Clostridium)속, 슈도모나스(Psedomonas)속, 셀룰로모나세(Cellulomonase)속 등이 알려져 있고(Fukumori, F., N. et al. 1986. J. Bacteiol. 168, 479-485; Conet, P. et al. 1983. FEMS Microbiol. Leett. 16, 137-141; Hall, J. and H. J. Gilbert. 1988. Mol. Gen. Genet. 213, 112-117; Wong, W. K. R. et al. 1986. Gene. 44, 315-324), 이들이 생산하는 효소에 대한 연구가 계속되고 있으며, 이들 중에서 바실러스(Bacillus)속 균주들은 병원성 곰팡이 생육을 억제할뿐만 아니라 식물의 생장을 촉진하는 효과도 동시에 가지고 있다. 식물병원성 곰팡이의 생육을 억제하는 것은 바실러스(Bacillus)속 균주가 분비하는 항진균물질과 세포벽 분해효소의 복합작용에 의해서 상승효과가 발생한다. 종래의 연구는 항진균 물질을 통하여 식물병원성 곰팡이의 생육저해의 연구가 주를 이루어왔다. 그러나 이제는 보다 효과적인 식물 병원성 곰팡이의 생육저해를 위해 효소적인 측면과 비 효소적인 부분을 동시에 연구하여야 할 것이다.Bacteria creating a lot of cellulolytic enzymes include Bacillus (Bacillus), A claw host Lee Stadium (Clostridium) in Pseudomonas (Psedomonas), A Cellulofine Mona three (Cellulomonase) in such is known and (Fukumori, F., N. et al. 1986. J. Bacteiol . 168, 479-485; Conet, P. et al. 1983. FEMS Microbiol. Leett. 16, 137-141; Hall, J. and HJ Gilbert. 1988. Mol. Gen. Genet . 213, 112-117;.. Wong , WKR et al 1986. Gene 44, 315-324), and they continued the study of enzyme that produces, among these, Bacillus (Bacillus) in strains inhibit the growth of pathogenic fungi Not only does it have the effect of promoting plant growth. Inhibiting the growth of phytopathogenic fungi is synergistic due to the combination of antifungal substances and cell wall degrading enzymes secreted by Bacillus sp. Conventional research has been focused on the growth inhibition of phytopathogenic fungi through antifungal substances. Now, however, both enzymatic and non-enzymatic parts should be studied simultaneously for more effective phytopathogenic growth inhibition.

따라서, 본 발명의 목적은 유류 오염 토양의 친환경적 제어 및 식물병원균의 친환경적 제어용 생물제제 등의 다양한 용도에 사용할 생물유화제 개발을 위해 유류분해능이 뛰어난 생분해성 계면활성제와 동시에 식물병원균의 생육을 억제하는 항진균물질을 생산하는 신규한 해양균주를 제공하고자 한다.Accordingly, an object of the present invention is to develop bioemulsifiers for various uses, such as environmentally friendly control of oil-contaminated soils and biologics for environmentally friendly control of phytopathogens. It is intended to provide new marine strains that produce substances.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 균주로부터 유류분해능이 뛰어난 생분해성 계면활성제와 항진균물질을 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide a biodegradable surfactant and an antifungal substance having excellent oil degradability from the strain.

본 발명의 상기 목적은 산간지역 및 유류오염 지역의 토양에서 생분해성 계 면활성제와 항진균물질의 생성이 동시에 우수한 균주를 분리, 동정하여 분류학상의 위치를 확인하고, 유류분해의 특성, 균체 생육도 및 생성되는 유화제의 특성, 식물병원균에 대한 생육저해와 식물체내에서 병원균의 생육억제와 식물 생장 촉진 효과를 조사하고, 식물병원성 곰팡이의 세포벽 분해와 관련된 효소의 활성을 확인함으로써 달성하였다.The object of the present invention is to isolate and identify the strains excellent in the production of biodegradable surfactants and antifungal substances in the soil of the mountainous region and oil pollution area at the same time, to identify the location of taxonomics, the characteristics of oil degradation, cell growth and The characteristics of the resulting emulsifier, the growth inhibition against phytopathogens and the inhibition of the growth of pathogens in plants and the effect of promoting plant growth were investigated, and the activity of enzymes related to cell wall degradation of phytopathogenic fungi was achieved.

본 발명은 산간지역 및 유류오염 지역의 토양에서 생분해성 계면활성제와 항진균물질의 생성이 동시에 우수한 균주의 분리, 동정단계; 상기 균주에서 분리 정제한 계면활성제의 유류분해의 특성, 균체 생육도 및 생성되는 유화제의 특성 조사단계; 및 상기 균주 배양액의 식물병원균에 대한 생육저해, 식물체내에서 병원균의 생육억제와 식물 생장 촉진 효과 및 식물병원성 곰팡이의 세포벽 분해와 관련된 효소의 활성 조사단계로 구성된다.The present invention provides a biodegradable surfactant and an antifungal substance in the soil of the mountainous region and the oil pollution area at the same time, the separation and identification of the excellent strain; Investigating the characteristics of oil decomposition, cell growth, and the resultant emulsifier of the surfactant separated and purified from the strain; And inhibiting the growth of phytopathogens of the strain culture, inhibiting the growth of pathogens and promoting plant growth in plants, and investigating the activity of enzymes related to cell wall degradation of phytopathogenic fungi.

본 발명 생분해성 계면활성제 생성 균주를 분리하기 위하여 배지중에 탄소원이 결핍된 C-배지(Carbon-minimal medium)를 사용하였으며, 배지의 조성은 (NH4)2SO4 5g/L, K2HPO4 2g/L, MgSO4·7H 2O 0.2g/L, KH2PO4 1g/L, CaCl2 10mg/L, FeSO4·7H2O 10mg/L, NaCl 30g/L, 효모추출물(yeast extract) 0.2g/L 및 trace element 용액 2mL (MoO3 1mg/L, ZnSO4·7H2O 7mg/L, CuSO4·5H2 O 0.5 mg/L, H3BO3 1mg/L, CoCl2·6H2O 6mg/L, NiSO4·6H2O 1mg/L)를 함유하고 있으며, pH 7.0으로 조정하여 사용하였다. In order to isolate the biodegradable surfactant-producing strain of the present invention, C-medium (Carbon-minimal medium) lacking a carbon source in the medium was used, and the composition of the medium was (NH 4 ) 2 SO 4 5g / L, K 2 HPO 4 2g / L, MgSO 4 · 7H 2 O 0.2g / L, KH 2 PO 4 1g / L, CaCl 2 10mg / L, FeSO 4 · 7H 2 O 10mg / L, NaCl 30g / L, yeast extract (yeast extract) 0.2 g / L and 2 mL of trace element solution (MoO 3 1 mg / L, ZnSO 4 · 7H 2 O 7 mg / L, CuSO 4 · 5H 2 O 0.5 mg / L, H 3 BO 3 1mg / L, CoCl 2 · 6H 2 O 6 mg / L, NiSO 4 .6H 2 O 1 mg / L), and used to adjust to pH 7.0.

본 발명의 균주를 동정하기 위하여 형태학적, 생리학적, 생화학적 특징을 조사한 후 세균학(Bergey's manual of systematic bacteriology)을 근거로 하여 1차적으로 동정하였으며, 좀 더 확실한 동정을 위하여 16S rDNA의 분석을 기초로 하여 다른 종들과 유연관계를 통한 2차 동정을 실시하였다.In order to identify the strains of the present invention, the morphological, physiological and biochemical characteristics were examined and then primarily identified on the basis of Bergey's manual of systematic bacteriology, and based on the analysis of 16S rDNA for more reliable identification. As a result, secondary identification was carried out through a flexible relationship with other species.

이하, 본 발명의 구체적인 방법을 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하지만 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the specific method of the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited only to these Examples.

실시예 1: 본 발명 유류분해능이 뛰어난 생분해성 계면활성제 및 항진균물질을 생산하는 균주의 분리 및 동정Example 1 Isolation and Identification of Strains Producing Biodegradable Surfactants and Antifungal Agents with Excellent Oil Degradability

본 발명 유류분해능이 뛰어난 생분해성 계면활성제 및 항진균물질을 생산하는 균주를 분리하기 위해, 산간 지역 및 오염 지역의 토양을 채취하여 탄소원이 결핍된 C-배지 200 mL에 탄소원으로 원유 및 식용 오일이 1% 되게 첨가하여 37℃, 200 rpm으로 7일간 진탕 배양한 후, 원유 분해능 및 유화제 생성능을 가진 세균이 생육하는 것을 확인하였다. 이렇게 3회 반복하여 생육한 균주를 LB-고체배지에 도말하여 37℃ 에서 배양하였다. 선별된 단일 균주를 LB 액체배지에서 각각 전 배양시킨 후, 트리부티린이 첨가된 배지에 배양한 후 투명환이 생성된 것을 우수한 균주로 보아 단일 콜로니를 선별하였다. 이 단일 콜로니들을 LB 액체배지에 접종하여 37℃ 에서 전 배양시킨 후, 원유 분해능 및 트리부티린 분해능을 가진 수십 종의 균주를 분리하였으며, 이중에서 다양한 식물병원균에 대한 항진균 스펙트럼이 광범위한 균주(TBM 40-3)를 선별하였다(도 2 참조: A: 보트리티스 시네리아(B. cineria); B: 푸사리움 옥시스포룸(F. oxysporum).In order to isolate the strain producing the biodegradable surfactant and antifungal substances with excellent oil resolution, the soil of the mountainous region and the contaminated area is collected and the crude oil and edible oil as a carbon source in 200 mL of C-medium lacking a carbon source. % Was added and shaken for 7 days at 37 ° C. and 200 rpm, followed by growth of bacteria having crude oil resolution and emulsifier production capacity. The strains grown three times in this way were plated on LB-solid medium and incubated at 37 ° C. The single strains selected were pre-cultured in LB liquid medium, and then cultured in a medium containing tributyrin, and a single colony was selected because it was an excellent strain. These single colonies were inoculated in LB liquid medium and pre-incubated at 37 ° C, and several strains with crude and tributyrin degradability were isolated. Among them, strains with broad antifungal spectrum against various phytopathogens (TBM 40 -3) (see FIG. 2: A: B. cineria ; B: F. oxysporum ).

식물병원균에 대한 항진균 활성 시험은 고체 배지 확산 방법과 종이 디스크를 사용하여 식물병원성 곰팡이 보트리티스 시네리아(B. cineria)와 푸사리움 옥시스포룸(F. oxysporum)을 TB40-3에 각각 포테이토 덱스트로스 아가(potato dextrose agar) 고체 배지에서 대치 배양하여 저해 존을 확인하였으며, PDA의 조제는 포테이토 덱스트로스 아가 39 g을 멸균수 1L에 넣고 고압 증기 멸균기(autoclave)를 이용하여 121 에 15분간 멸균한 다음 적당히 식혀서 플레이트(plates)에 붓고 식혀서 사용하였다.Antifungal activity tests against phytopathogens were carried out using a solid medium diffusion method and a paper disc, in which phytopathogenic fungi Botrytis cineraria ( B. cineria ) and Fusarium oxysporum ( P. oxysporum ) were added to TB40-3, respectively. Inhibition zones were identified by replacement culture in a solid medium of potato dextrose agar, and PDA was prepared by sterilizing 39 g of potato dextrose agar in 1 L of sterile water and sterilizing at 121 for 15 minutes using an autoclave. Then cooled to moderately poured into plates (plates) and used to cool.

선별된 TBM 40-3 균주를 동정하기 위해, 그람 염색법, 형태학적 관찰 및 생화학적 실험을 수행하고 그 결과를 표 1에 나타내었으며, 균주의 정확한 형태는 주사전자현미경으로 관찰하여 도 1에 나타내었다. 도 1에서 균주는 전형적인 바실러스(Bacillus)속 형태의 간균으로 확인되었다. 그람 염색법에 의해서는 그람 양성균으로 확인되었으며, 현미경 관찰에서는 활발한 운동성을 가진 균주로 확인되었다. 생화학적 실험은 미생물 동정 kit인 API 20 NE Kit를 이용하여 세균학(Bergey's manual of systematic bacteriology) 에 준하여 동정한 결과, 바실러스(Bacillus sp.)속으로 판명되었고 정확한 속명을 확인하고자 16S rDNA를 획득하여 염기서열을 확인하였다. 그 결과 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis)와 99%의 상동성을 나타내었다. 따라서, 선별된 TBM 40-3 균주를 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3으로 명명하고, 농용미생물보존센터에 2004년 4월 29일자 기탁번호 KACC 91101로 기탁하였다.In order to identify the selected TBM 40-3 strains, Gram staining, morphological observations and biochemical experiments were performed and the results are shown in Table 1, and the exact form of the strains was observed in a scanning electron microscope as shown in FIG. . In Figure 1, the strain was confirmed by typical Bacillus (Bacillus) in the form of rods. Gram staining was identified as Gram-positive bacteria, and microscopic observation identified it as a strain with active motility. Biochemical experiments were identified according to Bergey's manual of systematic bacteriology using the API 20 NE Kit, a microorganism identification kit. As a result, it was found to be Bacillus sp. The sequence was confirmed. As a result, it showed 99% homology with Bacillus vallismortis . Therefore, the selected TBM 40-3 strain was named Bacillus vallismortis TB40-3, and deposited with the accession number KACC 91101 dated April 29, 2004 to the Center for Agricultural Microorganisms.

또한, 다른 종들과의 유연관계는 도 3에 나타내었다. 우리나라 및 외국의 경우, 유류분해 및 유화제생성균으로 보고된 균주로는 슈도모나스(Pseudomonas sp.), 에로모나스(Aeromonas sp.), 아시네토박터(Acinetobacter sp.), 클레브실라(Klebsiella sp.), 바실러스(Bacillus sp.) 및 아르트로박터(Arthrobacter sp.) 등이 있으나, 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis)균주는 보고된 바 없다.In addition, the relationship with other species is shown in FIG. In Korea and foreign countries, strains reported as oil degradation and emulsifier-producing bacteria include Pseudomonas sp., Aeromonas sp., Acinetobacter sp., Klebsiella sp., Bacillus sp. And Arthrobacter sp., But Bacillus vallismortis strains have not been reported.

원유 분해 바실러스 발리스몰티스 TB40-3의 형태적 생리적 특징Morphological and Physiological Characteristics of Crude Bacillus Ballismoltis TB40-3 특징Characteristic 바실러스 발리스몰티스 (Bacillus vallismortis) TB40-3 Bacillus vallismortis TB40-3 형태적 특징Morphological features 간균Bacillus 그람염색Gram Dyeing ++ 운동성motility ++ 최적온도Optimum temperature 37℃37 ℃ 호기성Aerobic ++ 생리적 특징Physiological features 올소-니트로페닐-β-D-갈락토피라노사이드 (Ortho-nitrophenyl??-D-galactopyranoside)Ortho-nitrophenyl ??-D-galactopyranoside ++ 아르기닌 디하이드롤라아제Arginine dehydrolase -- 라이신 디카복실라아제Lysine Dicarboxylase -- 오르니틴 디카복실라아제Ornithine dicarboxylase -- Simmons citrateSimmons citrate -- H2S 생성능H 2 S generating ability -- 우레아제Urease -- 트립토판 디아미나아제Tryptophan deaminase -- 인돌Indole -- 젤라틴 가수분해Gelatin hydrolysis ++ 글루코스Glucose ++ 말토오스maltose ++ 락토오스Lactose ++ 리보오스Ribose ++ 글리세롤Glycerol ++ 에리스리톨Erythritol -- 만니톨Mannitol ++ 이노시톨Inositol ++ 솔비톨Sorbitol ++ 자일리톨Xylitol -- 셀로비오스Cellobiose ++ 람노오스Rhamnose -- 사카로오스Saccharose ++ 사카로오스Saccharose ++ 멜리비오스Melibiose ++ 아미그달린(Amygdalin)Amygdalin ++ L(T)아라비노오스L (T) arabinose ++ 2-케토글루코네이트2-ketogluconate -- 5-케토글루코네이트5-ketogluconate --

+: 양성반응, -: 음성반응
+: Positive reaction,-: negative reaction

실험예 1: 본 발명 균주의 생육특성Experimental Example 1: Growth characteristics of the strain of the present invention

상기에서 분리한 신규한 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3 균주의 생육온도를 조사하기 위하여, 500 mL 삼각플라스크에 오일(crude oil) 1%를 함유한 C-배지를 200 mL 넣고, LB 액체 배지에서 전 배양시킨 균주 1%를 접종하여 25℃, 32℃, 37℃ 및 42℃ 에서 각각 200rpm으로 진탕배양하였다. 이때 배양시간에 따른 균체의 성장은 1, 3, 5일에 진탕 배양한 배양액을 일정량 취하여 UV-VIS 스펙트로포토미터(U-1100, 일본 히타치)를 사용하여 600nm에서 흡광도(optimal density)를 측정하였다. In order to investigate the growth temperature of the novel Bacillus vallismortis TB40-3 strain isolated from above, 200 mL of C-medium containing 1% of oil (crude oil) was added to a 500 mL Erlenmeyer flask, and LB 1% of the precultured strain in liquid medium was inoculated and shaken at 200 rpm at 25 ° C, 32 ° C, 37 ° C and 42 ° C, respectively. At this time, the growth of the cells according to the incubation time was determined by taking a certain amount of the culture medium shaken on 1, 3, 5 days and measured the absorbance (optimal density) at 600nm using a UV-VIS spectrophotometer (U-1100, Hitachi, Japan). .

그 결과, 27℃, 32℃ 및 37℃ 에서 비슷한 양상으로 왕성한 생육상태를 보여주었다. 또한, 다양한 오일의 탄소원과 염분농도 3% 배지에서 성장이 비교적 양호하였으며, 3일 정도의 배양에서 최대성장을 보였다(미도시됨).
As a result, at 27 ℃, 32 ℃ and 37 ℃ showed a similar state of vigorous growth. In addition, the growth was relatively good in the carbon source and salt concentration of 3% medium of various oils, showed a maximum growth in the culture of about 3 days (not shown).

실시예 2: 본 발명 균주에서 생분해성 계면활성제의 추출 및 특성 규명Example 2: Extraction and Characterization of Biodegradable Surfactants from the Strains of the Invention

실시예 1에서 분리된 신규한 균주로부터 생분해성 계면활성제를 추출하기 위하여 황 등의 방법을 사용하였다(Hwang, K. A et al. 1999. Kor. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 27, 159-165). 우선, 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3 균주를 전 배양한 용액을 2L의 배양배지에 재접종하여 37℃ 에서 4일간 진탕배양하였다. 배양용액을 원심분리(10,000 rpm, 4℃)하여 균체를 제거한 상등액에 진한 염산을 서서히 가하면서 pH가 2.0이 되게 조정하여 4℃에 하룻밤 방치하면서 생분해성 계면활성제를 침전시켰다. 원심분리하여 침전물을 회수하고, 알카리성 수용액(pH 8.0 with NaOH)에 용해하여 동결건조시켰다. 건조된 물질을 메탄올로 추출하여 농축한 것을 부분 정제한 생분해성 계면활성제로 사용하였다.In order to extract biodegradable surfactant from the novel strain isolated in Example 1, a method such as sulfur was used (Hwang, K. A et al. 1999. Kor. J. Appl. Microbiol. Biotechnol . 27, 159- 165). First, a solution in which the Bacillus vallismortis TB40-3 strain was pre-cultured was reinoculated into a 2 L culture medium and shaken at 37 ° C. for 4 days. The culture solution was centrifuged (10,000 rpm, 4 ° C.) and the pH was 2.0 while slowly adding concentrated hydrochloric acid to the supernatant from which the cells were removed, and the biodegradable surfactant was allowed to stand at 4 ° C. overnight. The precipitate was recovered by centrifugation, dissolved in alkaline aqueous solution (pH 8.0 with NaOH) and lyophilized. The dried material was extracted with methanol and concentrated to serve as partially purified biodegradable surfactant.

실험예 1: 본 발명 생분해성 계면활성제의 유화력Experimental Example 1: Emulsifying power of the present invention biodegradable surfactant

본 발명 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3 균주에서 분리 정제된 생분해성 계면활성제의 특성을 알아보고자 경시적으로 표면장력을 측정하였다. 표면장력의 측정은 배양시간 90시간 동안 6시간 단위로 배양한 용액을 일정량 취하여 UV-VIS 스펙트로포토미터 (U-1100, 일본 히타치)를 사용하여 600 nm에서 흡광도(optimal density)를 측정하였고, 배양액을 원심분리하여 균체를 제거한 배양 상등액에 대해 DeNouy Tensiometer (Itoh Seisakusho, Japan)의 ring method를 이용하여 3회 반복하여 측정한 평균값을 표시하였다.Surface tension was measured over time to determine the properties of the biodegradable surfactants isolated and purified from Bacillus vallismortis TB40-3 strain. The surface tension was measured by taking a certain amount of the solution incubated every 6 hours for 90 hours and measuring the absorbance at 600 nm using a UV-VIS spectrophotometer (U-1100, Hitachi, Japan). The average value of the culture supernatant from which cells were removed by centrifugation was repeated three times using the ring method of DeNouy Tensiometer (Itoh Seisakusho, Japan).

도 4에 나타난 바와 같이, 배양 후 12 시간대부터 급격히 감소하다가 36시간 후에 배지의 표면장력이 57 mN/m에서 최대 29 mN/m 정도까지 저하되었으며, 이러한 현상은 생육이 정지된 72시간 후까지 계속되었다. 이러한 결과는 해양 유류분해세균인 슈도모나스(Pseudomonas sp.)의 계면활성제의 생산이 배양 2일 후인 정지기 초기에 가장 많이 생산되는 결과와 다소 상이하였다(참조: Mulligan, C. N., G. Mahmourides, and B. F. Giggs. 1989. J. Biotech.. 12, 199-210). As shown in FIG. 4, the surface tension of the medium rapidly decreased from 12 hours after incubation, and after 36 hours, the surface tension of the medium decreased from 57 mN / m up to about 29 mN / m, and this phenomenon continued until 72 hours after the growth was stopped. It became. These results were somewhat different from those produced by the marine oil-degrading bacteria Pseudomonas sp., Which were most produced early in the stationary phase, two days after culture (Mulligan, CN, G. Mahmourides, and BF). Giggs. 1989. J. Biotech. 12, 199-210).

따라서, 표면장력이 최대로 감소된 36시간 배양한 용액에 생성된 생분해성 계면활성제를 다양한 소수성 탄화수소류와 오일을 기질로 사용하여 유화활성을 측정하였다. 유화활성은 생분해성 계면활성제와 기질의 혼합시료를 격렬하게 혼합하여 10분 후 A540nm에서 흡광도를 측정한 값으로 나타내었다.Therefore, emulsifying activity was measured using various hydrophobic hydrocarbons and oils as substrates of biodegradable surfactants produced in the solution cultured for 36 hours with the maximum surface tension reduction. The emulsifying activity was expressed as the measured absorbance at A 540 nm after 10 minutes of vigorous mixing of biodegradable surfactant and substrate.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명 균주가 생산하는 생분해성 계면활성제는 원유에 상당한 유화력을 보였으며, 대두유에서는 유화활성이 약 2.6 unit로서 가장 높은 활성을 보였으며 원유, 트리부티린(tributyrin)과 소수성 탄화수소들인 데칸(decane), 테트라데칸(tetradecane)과 헥사데칸(hexadecane)도 비교적 높은 활성을 보였다. 반면에, 케로센(kerosene)은 상대적으로 낮은 활성을 나타내었다. 그러나 모든 기질에 대해서 높은 활성을 가지는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 슈도모나스 에루기노사(Pseudomonas aeruginosa)가 생산하는 계면활성제의 경우와는 상반되는 활성도를 보였다[참조: Hwang, K. A et al. 1999. Kor. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 27, 159-165).As shown in Figure 5, the biodegradable surfactant produced by the strain of the present invention showed a significant emulsification in crude oil, soybean oil showed the highest activity as about 2.6 units, crude oil, tributyrin (tributyrin) and The hydrophobic hydrocarbons decane, tetratradecane and hexadecane also showed relatively high activity. On the other hand, kerosene showed relatively low activity. However, it was found that it has high activity against all substrates. These results showed opposite activities to those produced by Pseudomonas aeruginosa (Hwang, K. A et al. 1999. Kor. J. Appl. Microbiol. Biotechnol . 27, 159-165).

배양액에서 산 침전 및 용매추출을 통해 부분 정제한 생분해성 계면활성제의 CMC는 도 6에서와 같이 30 mg/L인 것으로 나타났다. 이 때의 최소 표면장력은 배양상등액으로 측정한 값과 거의 비슷하게 29 mN/m 였다. 이 결과는 지금까지 알려진 바실러스(Bacillus sp.) 및 노르카르디아(Norcardia sp.) 등의 균주들의 표면장력 저하능이 25 - 40 mN/m 정도의 범위로 보고 된 결과와 비슷한 경향을 나타낸 것이다(참조: Kim, S. H. et al. 1997. J. of Ferment. and Bioengin. 28, 71-75; Kim, S. H. et al. 2000. Biotech. Appl. Biochem. 31, 249-253).
The CMC of the biodegradable surfactant partially purified through acid precipitation and solvent extraction from the culture was found to be 30 mg / L as shown in FIG. 6. The minimum surface tension at this time was 29 mN / m, almost similar to the value measured with the culture supernatant. This result shows a similar tendency of the surface tension lowering ability of Bacillus sp. And Norcardia sp. To be reported in the range of 25-40 mN / m. : Kim, SH et al. 1997. J. of Ferment. And Bioengin. 28, 71-75; Kim, SH et al. 2000. Biotech. Appl. Biochem . 31, 249-253).

실험예 2: 본 발명 계면활성제의 기질에 따른 유화 안정성Experimental Example 2: Emulsification Stability According to the Substrate of the Surfactant of the Invention

본 발명 균주에서 분리 정제한 생분해성 계면활성제의 소수성 탄화수소계 및 각종 오일을 기질로 한 유화활성 및 유화안정성을 조사하였다. 이를 위해, 일반적으로 사용되는 화학 계면활성제와 소수성 탄화수소의 오일성분에 대해 생분해성 계 면활성제 용액시료의 유화활성 및 유화안정성 시험은 Cirigliano와 Carman의 방법에 따라서 실시하였다(Cirigliano, M. C. and G. M. Carman. 1984. Appl. Environ. Microbiol. 48, 747-750; Cirigliano, M. C. and G. M. Carman. 1985. Appl. Environ. Microbiol. 50, 846-850). The emulsification activity and emulsion stability based on hydrophobic hydrocarbons and various oils of biodegradable surfactants isolated and purified from the strains of the present invention were investigated. To this end, emulsification activity and emulsion stability tests of biodegradable surfactant solution samples for the commonly used chemical surfactants and oil components of hydrophobic hydrocarbons were carried out according to the methods of Cirigliano and Carman (Cirigliano, MC and GM Carman. 1984. Appl.Environ.Microbiol . 48, 747-750; Cirigliano, MC and GM Carman. 1985. Appl.Environ.Microbiol . 50, 846-850).

배양용액을 밀리포아(Millipore) 0.2 ㎛ 여과막을 통과시켜 멸균시킨 것을 생분해성 계면활성제 용액으로 하였다. 여과액 2 mL를 마개있는 시험관에 넣고, pH 3.0의 0.1M 소듐아세테이트 완충액 2 mL와 혼합한 용액(CMC의 농도)에 1 mL의 기질을 넣고 2분간 최고속도로 보르텍스 믹싱(vortex mixing) 한 후 10분 간 정치한 후 540 nm에서의 현탁도를 측정하였다. 유화안정성은 유화활성 측정 시와 동일한 방법으로 처리한 후에, 실온에 방치하면서 10분마다 540 nm에서의 현탁도를 측정하여 Log 값으로 환산하여 나타내고, 그 때의 기울기를 유화활성의 안정도는 상수 Kd(시간당 붕괴되는 유화력의 기울기 값)으로 나타내었다. 분리균주의 생산 생분해성 계면활성제의 소수성 탄화수소계 및 각종 오일을 기질로 한 유화활성 및 유화안정성은 도 7 및 표 2에 나타내었고, 현재 상용되고 있는 유화제 및 안정제를 대두유를 기질로 사용하여 측정한 유화활성의 안정도를 비교 조사한 결과는 도 8 및 표 3에 나타내었다.The culture solution was sterilized by passing through a Millipore 0.2 μm filtration membrane as a biodegradable surfactant solution. 2 mL of the filtrate is placed in a stoppered test tube, 1 mL of substrate is added to a solution (concentration of CMC) mixed with 2 mL of 0.1 M sodium acetate buffer at pH 3.0, followed by vortex mixing at full speed for 2 minutes. After standing for 10 minutes, the suspension at 540 nm was measured. Emulsification stability is treated by the same method as in the measurement of emulsification activity, and then measured at 10 minutes and measured in suspension at 540 nm, converted into a log value, while standing at room temperature, and the slope at that time is the constant Kd. (The slope value of the emulsifying power to disintegrate per hour). Emulsification activity and emulsion stability based on the hydrophobic hydrocarbon and various oils of the production biodegradable surfactants of the isolates are shown in FIG. 7 and Table 2, and measured by using soybean oil as a substrate. The results of comparative investigation of the stability of the emulsion activity are shown in FIG. 8 and Table 3.

도 7 및 표 2에 나타난 바와 같이, 여러 가지의 유화기질을 사용하여 측정한 결과 활성이 가장 좋은 대두유에서 유화안정성도 가장 좋았으며, 헥사데칸도 이와 비슷한 안정성을 유지하였다. 나머지는 상대적으로 안정성은 약간 떨어지지만, 높은 안정성을 유지하는 것을 확인하였다. As shown in FIG. 7 and Table 2, as a result of using various emulsified substrates, the emulsification stability was the best in soybean oil with the best activity, and hexadecane maintained similar stability. The rest was relatively inferior in stability, but was confirmed to maintain high stability.                     

또한, 도 8 및 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명 계면활성제는 트윈(Tween) 류와 트리톤(Triton) X-100의 계면활성제와 비슷한 활성과 안정성을 유지했으며, Span 류와 SDS에 비해서는 유화활성 및 안정성이 월등히 높은 것을 확인하였다. 이 결과는 노르카디아(Norcardia sp.) L-417이 생산하는 생분해성 계면활성제와 매우 유사한 결과를 보여준 것이다(참조: Kim, S. H. et al. 2000. Biotech. Appl. Biochem. 31, 249-253). In addition, as shown in FIG. 8 and Table 3, the surfactant of the present invention maintained similar activity and stability as the surfactant of Tween and Triton X-100, and emulsified compared to Span and SDS. It was confirmed that the activity and stability were extremely high. This result was very similar to the biodegradable surfactant produced by Norcardia sp. L-417 (Kim, SH et al. 2000. Biotech. Appl. Biochem . 31, 249-253). .

따라서, 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3 균주가 생산하는 생분해성 계면활성제는 현재 상용되고 있는 유화제 및 안정제와 비교하여 매우 우수한 활성도와 안정도를 보여 주었다. 산업적으로 이 물질을 이용하기 위해서는 물리 화학적 특성, 생분해도 및 환경독성 등의 조사를 수행하여야 할 것이다. Thus, the biodegradable surfactants produced by the Bacillus vallismortis TB40-3 strain showed very good activity and stability compared to currently available emulsifiers and stabilizers. In order to use this material industrially, investigation of physicochemical properties, biodegradability and environmental toxicity should be carried out.

다양한 기질에 대한 생분해성 계면활성제의 유화 활성 및 안정성Emulsification Activity and Stability of Biodegradable Surfactants for Various Substrates 기질temperament 유화 활성(OD540)Emulsifying Activity (OD 540 ) 분해상수(Kd, 10-3)Decomposition Constant (K d , 10 -3 ) 대두유Soybean oil 2.652.65 -0.00-0.00 케로센Kerosene 0.840.84 2.892.89 트리부티린Tributyrin 1.591.59 1.701.70 원유crude oil 1.961.96 -3.48-3.48 헥사데칸(C16)Hexadecane (C 16 ) 1.301.30 -1.86-1.86 테트라데칸(C14)Tetradecane (C 14 ) 1.541.54 -4.66-4.66 도데칸(C12)Dodecane (C 12 ) 1.171.17 -5.03-5.03 데칸(C10)Deccan (C 10 ) 1.621.62 -3.39-3.39

생분해성 계면활성제 및 상업용 계면활성제의 유화 및 안정성 비교Comparison of Emulsification and Stability of Biodegradable and Commercial Surfactants 계면활성제Surfactants 유화 활성(OD540)Emulsifying Activity (OD 540 ) 분해상수(Kd, 10-3)Decomposition Constant (K d , 10 -3 ) 생분해성 계면활성제Biodegradable surfactants 2.652.65 -0.00-0.00 트윈 20Twin 20 2.712.71 -0.14-0.14 트윈 40Twin 40 2.632.63 -0.12-0.12 트윈 80Twin 80 2.602.60 -0.14-0.14 스판 40Span 40 1.801.80 -0.43-0.43 스판 85Span 85 0.880.88 -5.68-5.68 트리톤 X-100Triton X-100 2.362.36 -0.18-0.18 SDSSDS 1.511.51 -16.05-16.05

실시예 3: 본 발명 바실러스 발리스몰티스(Example 3: Bacillus Balymoltis of the present invention ( Bacillus vallismortisBacillus vallismortis ) TB40-3의 항진균 효과Antifungal Effect of TB40-3

본 발명 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3의 자연상에서 길항작용과 부추의 생육촉진을 확인하기 위하여 부추의 잿빛곰팡이병을 유발하는 보트리티스 시네리아(B. cineria)를 감염시키고, 네거티브 대조구(negative control: 도 9A)에는 멸균수(sterile water)를 포지티브 대조구(positive control: 도 9B)에는 잿빛곰팡이병에 효과가 있는 스미렉스 수화제를, 실험구에는 TB40-3 배양액(도 9C)을 각각 5일 단위로 엽면 살포하였으며, 각각 시료에서 멸균수는 그대로 사용되었고, 스미렉스 수화제는 1 g/L의 농도로, TB40-3의 배양액은 OD600에서 탁도가 1.5가 되는 것을 각각 50 mL씩 5일 단위로 엽면 살포하였다. 각각의 시료를 처리한 후, 0일(a) 4일(b) 및 10일(c) 째에 관찰한 것을 도 9에 나타내었다. Bacillus vallismortis (Bcillus vallismortis ) TB40-3 in order to confirm the antagonism and the growth of the leek in nature to infect B. cineria ( ca. B. cineria ) causing leek fungal disease, negative In the negative control (FIG. 9A), sterilized water (sterile water) in the positive control (positive control (FIG. 9B), the Smirrex hydration effect that is effective in gray mold disease, and the experimental culture TB40-3 culture (FIG. 9C). Sterile water was sprayed every 5 days, and sterile water was used as it was in each sample. Similex hydration was used at a concentration of 1 g / L, and a culture solution of TB40-3 had a turbidity of 1.5 at OD 600 of 50 mL each. The foliar spray was carried out every 5 days. After processing each sample, what was observed on day 0 (a), day 4 (b), and day 10 (c) is shown in FIG.

도 9에 나타난 바와 같이, 초기 각 실험대상 부추에는 잿빛곰팡이의 감염으로 인한 병반이 나타난 상태였으며, 그러므로 전체적인 실험을 진행하는 동안 병반들이 사라지는 것은 없었다. 하지만 네거티브 대조구(negative control)의 경우 10일 만에 거의 고사되었으며, 포지티브 대조구(postive control)와 TB40-3의 경우는 병의 진행을 막았고, 따라서 부추의 생육도 촉진된 것을 확인할 수 있었다.
As shown in Figure 9, the initial subject each leek was a lesion due to the infection of the gray mold, so the lesions did not disappear during the entire experiment. However, negative control almost died after 10 days, and positive control and TB40-3 prevented disease progression, and thus, growth of leek was promoted.

실험예 1: 본 발명 바실러스 발리스몰티스(Experimental Example 1: Bacillus Balymoltis of the present invention ( BacillusBacillus vallismortisvallismortis ) TB40-3의 식물병원성 곰팡이의 세포벽 분해와 관련된 효소의 생산특성Production Characteristics of Enzymes Associated with Cell Wall Degradation of Phytopathogenic Fungi of TB40-3

본 발명 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3의 세포벽분해효소의 생성 유무를 육안으로 관찰할 수 있는 한천확산법(agar diffusion method)을 이용하여, CMCase(도 10A), 펙틴분해효소(pectinase, 도 10B), 키틴분해효소(chitinase) 및 단백질분해효소(protease, 도 10C)의 활성을 확인하였다. 이를 위해 LB배지(폴리펩톤 10g, 효모추출물 5g, NaCl 5g, 아가 15g)에 각 기질을 0.5% 되게 첨가하여 분비의 특성을 확인하였다.CMCase (Fig. 10A), pectinase (pectinase,) using the agar diffusion method, which can visually observe the production of cell wall lyase of Bacillus vallismortis TB40-3. Figure 10B), chitinase (chitinase) and protease (protease, Figure 10C) was confirmed the activity. For this purpose, 0.5% of each substrate was added to LB medium (polypeptone 10g, yeast extract 5g, NaCl 5g, agar 15g) to confirm the characteristics of secretion.

도 10에 나타난 바와 같이, 키틴분해효소의 분비는 확인되지 않았으며, 그 외의 효소는 강한 활성을 나타내었다. 이로부터 본 발명 균주는 세포벽 분해관련 효소보다, 강력한 항균효과를 나타내는 항진균 물질을 생산하고 이로인해 병원균의 생육억제 효과를 보이는 것으로 판단되었다. As shown in Figure 10, the secretion of chitinase was not confirmed, other enzymes showed a strong activity. From this, the strain of the present invention was determined to produce an antifungal substance exhibiting a stronger antimicrobial effect than cell wall degradation-related enzymes, thereby showing the effect of inhibiting the growth of pathogens.

상기 실시예 및 실험예를 통하여 살펴본 바와 같이, 본 발명은 유류분해능이 우수한 생분해성 계면활성제 및 항진균물질을 생산하는 신규한 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3에 관한 것으로, 유류오염 지역에서 분리한 원유분해능 및 생분해성 계면활성제 생성능이 우수하고 식물병원균에 대해 높은 항균활성을 나타내는 신규한 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3 균주를 제공하는 뛰어난 효과가 있다. 또한, 본 발명은 표면장력이 최저 29 mN/m까지 감소되고, CMC값이 0.0030% (w/v)이고, 대두유에서 유화활성이 최대이고, 원유를 포함하여 대부분의 기질에서 유화활성이 높았고, 유화안정성이 합성 계면활성제보다 우수한 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3 균주에서 분리 정제한 생분해성 계면활성제를 제공하는 뛰어난 효과가 있다. 또한, 본 발명은 부추의 잿빛곰팡이병을 유발하는 보트리티스 시네리아(B. cineria)의 생육을 강력하게 억제하고 부추의 생육을 촉진하는 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3 균주 유래의 항진균물질을 제공하는 뛰어난 효과가 있다. 따라서, 본 발명은 환경산업 및 농업상 매우 유용한 발명인 것이다.As described through the above Examples and Experimental Examples, the present invention relates to a novel Bacillus vallismortis TB40-3 producing a biodegradable surfactant and an antifungal substance with excellent oil resolution, There is an excellent effect of providing a novel Bacillus vallismortis TB40-3 strain having excellent crude oil degrading ability and biodegradable surfactant generating ability and high antibacterial activity against phytopathogens. In addition, the present invention has a surface tension of as low as 29 mN / m, a CMC value of 0.0030% (w / v), the emulsification activity in soybean oil, the emulsification activity in most substrates, including crude oil, There is an excellent effect of providing a biodegradable surfactant separated and purified from Bacillus vallismortis TB40-3 strain having better emulsion stability than a synthetic surfactant. In addition, the present invention is strongly derived from Bacillus vallismortis TB40-3 strain that strongly inhibits the growth of B. cineria causing the fungal disease of leek and promotes the growth of leek It has an excellent effect on providing antifungal substances. Therefore, the present invention is a very useful invention for the environmental industry and agriculture.

Claims (3)

생분해성 계면활성제를 생산하고, 식물병원균인 보트리티스 시네리아(B. cineria) 및 푸사리움 옥시스포룸(F. oxysporum)에 대해 항진균 활성이 있는 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3 KACC 91101. Bacillus vallismortis TB40-3 KACC, which produces biodegradable surfactants and has antifungal activity against phytopathogens B. cineria and F. oxysporum . 91101. 제1항 기재의 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3 KACC 91101 균주 배양액을 원심분리하여 균체를 제거한 상등액을 얻고, 상기 상등액에 염산을 가하고 방치하여 침전물을 얻고, 이를 원심분리하여 침전물을 회수하고 알칼리성 수용액에 용해하여 동결건조시키고, 건조된 물질을 알코올로 추출하고, 농축한 후, 정제하여 얻어진 1.17 내지 2.65의 유화활성(OD540) 및 29 mN/m의 최소 표면장력을 갖는 물질을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 생분해성 계면활성제용 조성물.Centrifugation of Bacillus vallismortis TB40-3 KACC 91101 strain according to claim 1 to obtain a supernatant from which the cells were removed, and added to the supernatant with hydrochloric acid, left to obtain a precipitate, and centrifuged to recover the precipitate. It was dissolved in an alkaline aqueous solution, lyophilized, the dried material was extracted with alcohol, concentrated and purified to obtain a material having an emulsification activity (OD 540 ) of 1.17 to 2.65 and a minimum surface tension of 29 mN / m. A composition for biodegradable surfactants, which is contained as a component. 제1항 기재의 바실러스 발리스몰티스(Bacillus vallismortis) TB40-3 KACC 91101 균주 배양액을 분리 정제하여 얻어진 식물병원균인 보트리티스 시네리아(B. cineria) 및 푸사리움 옥시스포룸(F. oxysporum)에 대해 항진균 활성이 있는 물질을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 항진균용 조성물. Bacillus vallismortis (Bcillus vallismortis ) TB40-3 KACC 91101 strains described in claim 1 to the phytopathogens B. cineria and F. oxysporum obtained by the isolation and purification An antifungal composition comprising a substance having antifungal activity as an active ingredient.
KR1020040033860A 2004-05-13 2004-05-13 Novel strain Bacillus vallismortis TB40-3 producing biosurfactant with oil degrading activity and antifungal substance KR100868385B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040033860A KR100868385B1 (en) 2004-05-13 2004-05-13 Novel strain Bacillus vallismortis TB40-3 producing biosurfactant with oil degrading activity and antifungal substance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040033860A KR100868385B1 (en) 2004-05-13 2004-05-13 Novel strain Bacillus vallismortis TB40-3 producing biosurfactant with oil degrading activity and antifungal substance

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050109111A KR20050109111A (en) 2005-11-17
KR100868385B1 true KR100868385B1 (en) 2008-11-12

Family

ID=37285079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040033860A KR100868385B1 (en) 2004-05-13 2004-05-13 Novel strain Bacillus vallismortis TB40-3 producing biosurfactant with oil degrading activity and antifungal substance

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100868385B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100888405B1 (en) * 2007-07-24 2009-03-13 케이피엑스바이오텍 주식회사 Dental Hygiene Product Containing Fibrinolytic Enzyme Derived from Bacillus vallismortis
US9737572B2 (en) * 2012-07-30 2017-08-22 Core Intellectual Properties Holdings, Llc Methods and compositions of biocontrol of plant pathogens
KR101704652B1 (en) 2015-08-27 2017-02-23 한국해양과학기술원 Antimicrobial agents from a marine-derived bacterium Bacillus sp. having inhibition effects of zoospore motility of the phytopathogen Phytophthora capsici

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000045843A (en) * 1998-12-30 2000-07-25 이기성 Microorganisms having anti-fungal activity on pathogenic fungi, novel anti-fungal compounds, and microorganism pesticides
KR20020090249A (en) * 2001-05-26 2002-12-02 이기성 THE NOVEL ANTIFUNGAL BACTERIA Bacillus subtilis EBM 3 AND THE BIOPESTICIDES CONTAINING THEREOF
KR20040055487A (en) * 2002-12-21 2004-06-26 유주순 Bacillus sp. A8-8 producing a biosurfactant and antifungal substance

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000045843A (en) * 1998-12-30 2000-07-25 이기성 Microorganisms having anti-fungal activity on pathogenic fungi, novel anti-fungal compounds, and microorganism pesticides
KR20020090249A (en) * 2001-05-26 2002-12-02 이기성 THE NOVEL ANTIFUNGAL BACTERIA Bacillus subtilis EBM 3 AND THE BIOPESTICIDES CONTAINING THEREOF
KR20040055487A (en) * 2002-12-21 2004-06-26 유주순 Bacillus sp. A8-8 producing a biosurfactant and antifungal substance

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050109111A (en) 2005-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Inbar et al. Evidence that chitinase produced by Aeromonas caviae is involved in the biological control of soil-borne plant pathogens by this bacterium
Pathak et al. Alkaline protease production, extraction and characterization from alkaliphilic Bacillus licheniformis KBDL4: a Lonar soda lake isolate
Dharmaraj Study of L-asparaginase production by Streptomyces noursei MTCC 10469, isolated from marine sponge Callyspongia diffusa
Suwansukho et al. Production and applications of biosurfactant from Bacillus subtilis MUV4.
KR100807403B1 (en) Antifungal Bacillus amyloliquefaceins LP03 for controlling botrytis blight and a method for preparing microbial pesticide using the strain
KR20140119850A (en) Bacillus spp., identified from lugworm and microbial cleaning agent.
AU657527B2 (en) Alkaline protease and microorganism producing the same
Das et al. Microbial surfactants of marine origin: potentials and prospects
Austin et al. Ecology and taxonomy of bacteria attaching to wood surfaces in a tropical harbor
KR100868385B1 (en) Novel strain Bacillus vallismortis TB40-3 producing biosurfactant with oil degrading activity and antifungal substance
KR101432425B1 (en) A novel microorganism Rhodococcus pyridinovorans and Bacillus spp., identified from lugworm and microbial cleaning agent
CN112410247A (en) Pseudomonas defensins and application thereof in down feather detergent
CN103468612A (en) Moderately halophilic strain, halophilic esterase produced by same and application of esterase
Anand et al. Production and partial purification of α-amylase producing Streptomyces sp. SNAJSM6 isolated from seaweed Sargassum myriocystum J. Agardh
El-Shafei et al. Optimizing some factors affecting alkaline protease production by a marine bacterium Streptomyces albidoflavus
Ramrajan et al. In vitro screenning and characterization of biosurfactant from marine Streptomyces sp
KR100353009B1 (en) Pseudomonas putida HPLJS-1(KCTC 0666BP) PRODUCING BIOSURFACTANT AND A METHOD FOR PREPARING BIOSURFACTANT THEREBY
KR20140117747A (en) Bacillus spp., identified from lugworm and microbial cleaning agent.
KR100454588B1 (en) Bacillus sp. A8-8 producing a biosurfactant and antifungal substance
KR100485668B1 (en) Novel Bacillus subtilis E2 highly producing surfactin and the method for the surfactin production
KR20030075092A (en) Paenibacillus sp. SD17 producing anti-fungal agents for biological control and composition containing them thereof
JP4257978B2 (en) Indigo reducing microorganism and method for reducing indigo using the indigo reducing microorganism
Shendre et al. Impact of Biosurfactant from Kocuria rosea and Pseudomonas aeruginosa on Germinating Seedlings of Glycine max, Pisum sativum and Spinacia oleracea
KR100450618B1 (en) Bacillus sp. LSC11 producing a Biosurfactant
KR101477886B1 (en) Bacillus spp., identified from lugworm and microbial cleaning agent.

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121026

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131025

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee