KR101181269B1 - Exopolysaccharides with antioxidant and antiaging activity produced by Bacillus sp. strains isolated from kimchi, a fermented korean food and the method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 김치로부터 세포외다당류 생성능을 가지는 바실러스 리케니포미스 KS-17(Bacillus licheniformis KS-17)과 바실러스 리케니포미스 KS-20(B. licheniformis KS-20) 균주, 이로부터 생성된 항산화 및 항노화능을 보유한 세포외다당류 및 이의 생산방법에 관한 것이다. 본 발명의 바실러스 리케니포미스 균주로부터 최적의 배양조건 하에 생산된 세포외다당류는 항산화 효과가 뛰어나서 식품 및 화장품 산업 등에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention Bacillus licheniformis KS-17 ( Bcillus licheniformis KS-17) and B. licheniformis KS-20 ( B. licheniformis KS-20) strain having an extracellular polysaccharide-producing ability from kimchi, antioxidants produced therefrom And an extracellular polysaccharide having an anti-aging ability and a method for producing the same. The extracellular polysaccharides produced under optimal culture conditions from the Bacillus rickenomyces strain of the present invention have excellent antioxidant effects and can be usefully used in the food and cosmetic industries.

Description

김치로부터 분리된 바실러스 속 균주가 생산하는 항산화 및 항노화 활성을 지닌 세포외다당류 및 그 생산방법 {Exopolysaccharides with antioxidant and antiaging activity produced by Bacillus sp. strains isolated from kimchi, a fermented korean food and the method for manufacturing the same}Extracellular polysaccharide with antioxidant and anti-aging activity produced by Bacillus sp. Isolated from Kimchi and its production method {Exopolysaccharides with antioxidant and antiaging activity produced by Bacillus sp. strains isolated from kimchi, a fermented korean food and the method for manufacturing the same}

본 발명은 김치로부터 분리되고 세포외다당류(exopolysaccharide, EPS)를 생산하는 바실러스 리케니포미스 KS-17(Bacillus licheniformis KS-17), 바실러스 리케니포미스 KS-20(Bacillus licheniformis KS-20) 균주와 상기 균주들이 생산하는 항산화 활성을 보유한 세포외다당류의 생산방법에 관한 것이다.
The present invention is isolated from Kimchi Bacillus licheniformis KS-17 ( Bacillus licheniformis KS-17), Bacillus licheniformis KS-20 strain to produce extracellular polysaccharide (exopolysaccharide, EPS) And it relates to a method for producing extracellular polysaccharides having antioxidant activity produced by the strains.

현재 식품산업 등에서 산업적으로 주로 이용되는 항산화제는 BHA(Butylated hydroxyanisole), BHT(Butylated hydroxytoluene), PG(Propyl gallate), TBHQ(Tertiary butylhydroquinone) 등으로 합성된 항산화제를 사용하고 있다. 그러나 이런 합성 항산화제로 인한 cytotoxicity(Valentao P et al., 2002), 발암성, 고농도시 간 비대증 유발(Lee KH et al., 2006) 등의 문제점을 지님으로 인한 새로운 친환경적인 생산방법을 필요로 하고 있음에 따라 천연 항산화제의 개발은 매우 중요한 산업적 과제이다. 현재 천연 항산화제로는 천연식물 및 미생물 유래의 물질 등이 사용되고 있는데, 특히, 버섯 등과 같은 곰팡이 및 유산균 등 미생물의 대사산물로서 얻어지는 다당체의 항산화 효과에 대한 연구들이 이루어진 바 있다(Cui Y et al., 2005). 한편, Lactic acid bacteria(LAB), Propionibacteria, bifidobacteria 등 식품으로부터 유래된 미생물이 생산하는 세포외 다당류(exopolysaccharide, EPS)와 같은 대사산물은 GRAS(generally regarded as safe)로 여겨지고 있다.
Currently, the antioxidants mainly used in the food industry, such as BHA (Butylated hydroxyanisole), BHT (Butylated hydroxytoluene), PG (Propyl gallate), TBHQ (Tertiary butylhydroquinone) is synthesized using the antioxidant. However, there is a need for a new eco-friendly production method due to problems such as cytotoxicity (Valentao P et al., 2002), carcinogenicity, and hypertrophy between high cities (Lee KH et al., 2006). As such, the development of natural antioxidants is a very important industrial task. Currently, natural plants and microorganisms are used as natural antioxidants. In particular, studies on the antioxidant effect of polysaccharides obtained as metabolites of microorganisms such as fungi and lactic acid bacteria such as mushrooms have been made (Cui Y et al., 2005). Meanwhile, metabolites such as exopolysaccharides (EPS) produced by food-derived microorganisms, such as Lactic acid bacteria (LAB), Propionibacteria, and bifidobacteria, are considered GRAS (generally regarded as safe).

미생물 세포벽의 일부로서 세포벽 주위에 협막을 형성하거나 세포벽 외부에 점질형태로서 발효 중에 축적되는, 미생물의 1차 또는 2차 대사산물을 세포외 다당류(exopolysaccharide, EPS)라고 한다(Kim DJ et al., 2001). 미생물로부터 생산되는 다당류는 긴 사슬(long-chain) 및 고분자(high-molecular-mass)의 특성을 가진 폴리머로 텍스처라이저(texturizers), 증점제(viscosifiers), 유화제(emulsifiers), 필름 형성능 등의 다양한 기능을 보유하며 식품 공업에서 오래전부터 사용되어 왔으며, 최근 혈당조절 효과(Cho EJ et al,. 2007), 자외선차단효과(Bae JT et al., 2005), 항산화 효과(Asker MMS et al., 2009; Wang J et al., 2007), 항균성 및 면역강화 효과(Kolodzieja H et al., 2007) 등 건강에 유익한 효과의 연구보고에 따라 식품 및 제약산업 등 넓은 범위에서 활용 가능한 기능성 소재로서 그 중요성이 점점 증가하고 있다(Shivakumar S et al,. 2006). 또한 이렇게 미생물이 생산하는 세포외다당류는 배지의 구성성분 및 배양 조건 등을 개선함에 따라 그 생산성을 크게 높일 수 있다고 보고되고 있다(Vijayendra SVN et al., 2008).
Primary or secondary metabolites of microorganisms, which form part of the microbial cell wall around the cell wall or accumulate during fermentation in the form of a viscous form outside the cell wall, are called extracellular polysaccharides (exopolysaccharides (EPS)) (Kim DJ et al., 2001). Polysaccharides produced from microorganisms are long-chain and high-molecular-mass polymers with various functions such as texturizers, thickeners, emulsifiers, and film-forming ability. It has been used for a long time in the food industry, and has recently been used for blood sugar control effect (Cho EJ et al., 2007), sunscreen effect (Bae JT et al., 2005), antioxidant effect (Asker MMS et al., 2009; Wang J et al., 2007), antimicrobial and immune-enhancing effects (Kolodzieja H et al., 2007) have been reported to be of great importance as a functional material that can be used in a wide range of applications, including the food and pharmaceutical industries. Increasing (Shivakumar S et al., 2006). In addition, it is reported that the extracellular polysaccharides produced by microorganisms can greatly increase the productivity by improving the composition of the medium and culture conditions (Vijayendra SVN et al., 2008).

이런 기능성 다당류는 주로 버섯과 같은 곰팡이류(fungi)에서 많이 생산되는 것으로 알려져 있으며, 대표적인 예로 차가버섯(Inonotus obliquus)등과 같은 고등균사체 버섯에 의해서 생산되는 베타 글루칸(β-glucan)을 들 수 있는데, 이러한 베타 글루칸은 최근 여러 연구로부터 항암(Cha JY et al., 2004), 항산화(Cui Y et al., 2005), 항고지혈증 및 혈당조절(Kim MA et al., 2009)등을 지닌 것으로 알려짐에 따라 큰 주목을 받고 있다. 그러나 버섯과 같은 곰팡이류는 세균 (bacteria)에 비하여 성장속도가 느리고 배양특성상 상대적으로 대량 배양이 어려우며, 또한 EPS 생산량이 많지않은 단점을 지니고 있다.
These functional polysaccharides are known to be mainly produced in fungi, such as mushrooms, and beta glucan (β-glucan) produced by higher mycelial mushrooms, such as chaga ( Inonotus obliquus ), such as Beta glucan is known to have anti-cancer (Cha JY et al., 2004), antioxidant (Cui Y et al., 2005), anti-hyperlipidemia and glycemic control (Kim MA et al., 2009) from recent studies. It is getting great attention. However, fungi, such as mushrooms, have slower growth rates than bacteria and are difficult to cultivate in large quantities due to their culture characteristics.

한편, 식품으로부터 분리된 균주로부터 생산된 세포외 다당류에 대한 연구는 발효유제품으로부터 분리된 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.), 스트렙토코커스 속(Streptococcus sp.), 락토코커스 속(Lactococcus sp.) 등과 특히 김치로부터 분리된 류코노스톡 속(Leuconostoc sp.), 웨이셀라 속(Weissella sp.) 등과 같은 유산균으로부터 생산된 세포외다당류가 있으나, 그 수가 많지 않으며 또한 각 미생물이 생산하는 세포외 다당류의 생산량이 매우 적은 것으로 알려져 상기의 산업적인 이용을 목적으로 할 경우 매우 곤란한 문제점을 가지고 있다(Vuyst LD et al., 2001; Kim BJ et al., 2001; Kim HJ et al., 2006; Kim MJ et al., 2008). 따라서 기능성을 보유한 세포외 다당류를 고생산하는 균주의 발굴 및 보다 간편한 방법으로 다량 생산할 수 있도록 다당류 생산을 위한 배양조건의 최적화 방법에 대한 연구가 필요하다.
On the other hand, studies on extracellular polysaccharides produced from strains isolated from food, especially Lactobacillus sp., Streptococcus sp., Lactococcus sp. There are extracellular polysaccharides produced from lactic acid bacteria such as Leuconostoc sp. And Weissella sp. Isolated from kimchi, but the number of extracellular polysaccharides produced by each microorganism is small. It is known to be very small and has a very difficult problem for industrial use (Vuyst LD et al., 2001; Kim BJ et al., 2001; Kim HJ et al., 2006; Kim MJ et al. , 2008). Therefore, it is necessary to find a method for optimizing culture conditions for polysaccharide production so as to discover a strain that produces extracellular polysaccharides having high functionality and to produce a large amount in a simpler way.

전통발효식품인 김치는 유제품 등과 달리 염의 농도가 높고(Park SJ,. 2001) 고추가루, 마늘, 생강 등 부재료의 영향을 받으며(Lee SH et al,. 2005), 발효가 진행됨에 따라 pH가 낮아지는 등 미생물이 생육하기 어려운 환경을 지니고 있는데(Kim JG et al., 2005) 이러한 관점에서 김치로부터 분리된 균주는 비교적 극한 환경에서도 견딜 수 있는 장점 또한 지니리라 생각되어 본 발명에서는 김치로부터 세포외 다당류를 고생산하는 균주를 분리하고자 하였다.Kimchi, a traditional fermented food, has a high salt concentration unlike dairy products (Park SJ ,. 2001), and is affected by subsidiary materials such as red pepper powder, garlic, and ginger (Lee SH et al., 2005). It is difficult to grow microorganisms (Kim JG et al., 2005). From this point of view, the strain isolated from kimchi may have the advantages of being able to withstand in a relatively extreme environment. To isolate the strain producing high.

현재까지 김치로부터 미생물을 분리한 선행 연구는 몇 편에 불과하고 특히 바실러스 속(Bacillus sp.)을 분리한 선행연구는 아직 없다. 또한 현재까지 김치에서 분리한 바실러스 리케니포미스로부터 생산된 엑소폴리사카라이드의 항산화 및 항노화 효과 및 이의 대량생산을 위한 조건 등에 대한 구체적인 결과는 없다. 따라서 안전성을 보유한 다당류의 항산화 및 항노화 같은 기능성 및 생산성이 확보된다면 식품산업 등에 바로 적용 가능한 기능성 소재로서의 장점을 지니게 될 것으로 기대된다.
To date, only a few previous studies have isolated microorganisms from kimchi, and no previous studies have isolated Bacillus sp. In addition, there are no specific results on the antioxidant and anti-aging effects of exopolysaccharides produced from Bacillus rickenomyces isolated from Kimchi and the conditions for mass production thereof. Therefore, if functional and productivity such as antioxidant and anti-aging of polysaccharides having safety are secured, it is expected to have advantages as a functional material that can be directly applied to the food industry.

이에 본 발명자들은 종래의 미생물성 세포외다당류(exopolysaccharide: EPS)와는 다른 새로운 세포외다당류를 생산할 수 있는 미생물의 탐색을 위하여 예의 연구한 결과, 한국 전통 식품인 김치로부터 균주 탐색을 통해 다량의 세포외다당류를 생산하는 바실러스 속(Bacillus sp.) 균주를 발견하였고, 특히 상기 균주로부터 생산된 다당류는 항산화 및 항노화성 특징을 나타냈으며, 이를 이용한 대량생산공정을 확립하여 본 발명을 완성하게 되었다.
Therefore, the present inventors have studied intensively to search for microorganisms capable of producing new extracellular polysaccharides different from conventional exopolysaccharides (EPS). Bacillus sp. Strains that produce polysaccharides were found, and in particular, polysaccharides produced from the strains exhibited antioxidant and anti-aging characteristics, and the mass production process using them was established to complete the present invention.

따라서 본 발명의 목적은 김치로부터 분리된 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 균주를 제공하는데 있다.Therefore, an object of the present invention is to provide a Bacillus licheniformis strain isolated from kimchi.

본 발명의 다른 목적은 항산화 또는 항노화 조성물을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an antioxidant or anti-aging composition.

본 발명의 또 다른 목적은 항산화 기능을 가지는 세포외다당류의 생산방법을 제공하는데 있다.
Another object of the present invention to provide an extracellular polysaccharide production method having an antioxidant function.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 김치로부터 분리되고, 수탁번호 KACC91570P를 갖는 바실러스 리케니포미스 KS-17(Bacillus licheniformis KS-17) 균주를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is separated from kimchi, Bacillus rickenformis KS-17 ( Bacillus) having accession number KACC91570P licheniformis KS-17) strain is provided.

또한 본 발명은 김치로부터 분리되고, 수탁번호 KACC91571P를 갖는 바실러스 리케니포미스 KS-20(Bacillus licheniformis KS-20) 균주를 제공한다.In addition, the present invention is separated from kimchi, Bacillus rickeniformis KS-20 ( Bacillus) having accession number KACC91571P licheniformis KS-20) strain.

또한 본 발명은 상기 바실러스 리케니포미스 KS-17 또는 바실러스 리케니포미스 KS-20의 균주로부터 생산된 세포외다당류를 제공한다. 상기 세포외다당류는 글루코스로 이루어져 있으며, KS-17은 평균 분자량이 1.40 내지 1.50 kDa 인 것을 특징으로 하고, KS-20은 평균분자량이 1.50 내지 1.60 kDa 인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 세포외다당류는 자당(sucrose), 트립톤(tryptone), 효모 추출물(yeast extract), 디포타슘 포스페이트(dipotassium phosphate) 및 디암모니움 시트르산(diammonium citrate)을 함유하는 배지에서 균주를 배양하여 얻어지는 것이 바람직하다.The present invention also provides an extracellular polysaccharide produced from the strain of Bacillus rickeniformis KS-17 or Bacillus rickeniformis KS-20. The extracellular polysaccharide is composed of glucose, KS-17 is characterized in that the average molecular weight is 1.40 to 1.50 kDa, KS-20 is preferably characterized in that the average molecular weight is 1.50 to 1.60 kDa. In addition, the extracellular polysaccharide is cultured in a medium containing sucrose (tryuctone), tryptone, yeast extract (yeast extract), dipotassium phosphate (dipotassium phosphate) and diammonium citrate It is preferable to obtain.

또한 본 발명은 상기 KS-17 또는 KS-20으로부터 생산되는 세포외다당류를 유효성분으로 포함하는, 항산화 또는 항노화 조성물을 제공한다.The present invention also provides an antioxidant or anti-aging composition comprising an extracellular polysaccharide produced from KS-17 or KS-20 as an active ingredient.

또한 본 발명은 상기 KS-17 또는 KS-20으로부터 생산되는 세포외다당류를 유효성분으로 포함하는, 항산화 또는 항노화 식품을 제공한다.In another aspect, the present invention provides an antioxidant or anti-aging food comprising an extracellular polysaccharide produced from the KS-17 or KS-20 as an active ingredient.

또한 본 발명은 상기 KS-17 또는 KS-20으로부터 생산되는 세포외다당류를 유효성분으로 포함하는, 항산화 또는 항노화 화장료 조성물을 제공한다.In another aspect, the present invention provides an antioxidant or anti-aging cosmetic composition comprising an extracellular polysaccharide produced from KS-17 or KS-20 as an active ingredient.

또한 본 발명은 상기 KS-17 또는 KS-20으로부터 생산되는 세포외다당류를 생산 또는 회수하는 방법을 제공한다. 더 구체적으로는, KS-17로부터 생산되는 세포외다당류는 자당(sucrose), 트립톤(tryptone), 효모 추출물(yeast extract), 디포타슘 포스페이트(dipotassium phosphate) 및 디암모니움 시트르산(diammonium citrate)을 함유한 배지에 바실러스 리케니포미스 KS-17 균주를 접종한 후, 초기 pH 6.5 내지 7.5에서 36.5℃ 내지 37.5℃ 조건으로 배양한 배양액으로부터 세포외다당류를 생산 또는 회수할 수 있다. 상기 배지에서, 자당은 90 내지 110g/L이고, 트립톤은 8 내지 12g/L, 효모 추출물은 4 내지 6g/L, 디포타슘 포스페이트는 4 내지 6g/L, 디암모니움 시트르산은 4 내지 6g/L인 것이 바람직하다. In another aspect, the present invention provides a method for producing or recovering the extracellular polysaccharide produced from the KS-17 or KS-20. More specifically, extracellular polysaccharides produced from KS-17 include sucrose, tryptone, yeast extract, dipotassium phosphate, and diammonium citrate. After inoculating Bacillus rickeniformis KS-17 strain to the medium containing the extracellular polysaccharide can be produced or recovered from the culture medium incubated at 36.5 ℃ to 37.5 ℃ conditions at an initial pH of 6.5 to 7.5. In the medium, sucrose is 90 to 110 g / L, tryptone is 8 to 12 g / L, yeast extract is 4 to 6 g / L, dipotassium phosphate is 4 to 6 g / L, diammonium citric acid is 4 to 6 g / It is preferable that it is L.

또한 KS-20으로부터 생산되는 세포외다당류는 자당(sucrose), 트립톤(tryptone), 효모 추출물(yeast extract), 디포타슘 포스페이트(dipotassium phosphate) 및 디암모니움 시트르산(diammonium citrate)을 함유한 배지에 바실러스 리케니포미스 KS-20 균주를 접종한 후, 초기 pH 5.5 내지 6.5에서 36.5℃ 내지 37.5℃ 조건으로 배양한 배양액으로부터 세포외다당류를 생산 또는 회수할 수 있다. 상기 배지에서, 자당은 65 내지 85g/L, 트립톤은 8 내지 12g/L, 효모 추출물은 4 내지 6g/L, 디포타슘 포스페이트는 4 내지 6g/L, 디암모니움 시트르산은 4 내지 6g/L인 것이 바람직하다.
In addition, extracellular polysaccharides produced from KS-20 were added to medium containing sucrose, tryptone, yeast extract, dipotassium phosphate, and diammonium citrate. After inoculation of Bacillus rickenomyces KS-20 strain, extracellular polysaccharides can be produced or recovered from a culture medium cultured at 36.5 ° C. to 37.5 ° C. at an initial pH of 5.5 to 6.5. In the medium, sucrose 65-85g / L, tryptone 8-12g / L, yeast extract 4-6g / L, dipotassium phosphate 4-6g / L, diammonium citrate 4-6g / L Is preferably.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 김치로부터 분리된 신균주 바실러스 리케니포미스 KS-17(Bacillus licheniformis KS-17)과 바실러스 리케니포미스 KS-20(Bacillus licheniformis KS-20)으로부터 생산되는 높은 항산화능(antioxidnat capacity) 또는 항노화(antiaging capacity) 능을 보유한 세포외다당류는 인체에 안전한 천연 고기능성 다당류로서, 본 발명의 최적의 배지 및 배양조건에 따라 제조됨에 따라 식품 및 화장품 산업 등에 신규 기능성 소재로서 유용하게 사용될 수 있다.
As described above, Bacillus licheniformis KS-17 and Bacillus licheniformis KS-20 ( Bacillus licheniformis KS-20) produced from the new strain isolated from Kimchi according to the present invention Extracellular polysaccharides having high antioxidant capacity or antiaging capacity are natural high functional polysaccharides that are safe for human body, and are manufactured according to the optimum medium and culture conditions of the present invention. It can be usefully used as a functional material.

도 1은 자당(Sucrose)이 함유된 배지에 배양된 바실러스 리케니포미스 KS-17과 KS-20의 사진이다.
도 2는 바실러스 리케니포미스 KS-17 균주의 분자생물학적 계통분류도이다.
도 3은 바실러스 리케니포미스 KS-20 균주의 분자생물학적 계통분류도이다.
도 4는 바실러스 리케니포미스 KS-17과 KS-20 균주로부터 생산된 세포외다당류(EPS KS-17 및 KS-20)의 분자량을 나타내는 그래프이다.
도 5는 세포외다당류 KS-17과 KS-20의 TLC에 의한 단당류 구성성분을 분석한 것이다.
도 6은 세포외다당류 KS-17과 KS-20의 HPLC-ELSD 분석에 의한 단당류 구성성분을 분석한 것이다.
도 7은 세포외다당류 KS-17과 KS-20의 FT-IR 스펙트럼 분석에 의해 구조 분석한 것이다.
도 8은 세포외다당류 KS-17과 KS-20의 자당(Sucrose) 농도에 따른 균체당 세포외다당류의 생산율(Specific rate)을 나타낸 그래프이다.
도 9는 세포외다당류 KS-17과 KS-20의 초기 pH에 따른 균체당 세포외다당류의 생산율(Specific rate)을 나타낸 그래프이다.
도 10은 세포외다당류 KS-17과 KS-20의 배양 온도에 따른 균체당 세포외다당류의 생산율(Specific rate)을 나타낸 그래프이다.
도 11은 세포외다당류 KS-17과 KS-20의 배양 시간에 따른 균체당 세포외다당류의 생산율(Specific rate)을 나타낸 그래프이다.
도 12는 세포외다당류 KS-17과 KS-20의 전자 공여능에 대한 효과를 나타내주는 그래프이다.
도 13은 세포외다당류 KS-17과 KS-20의 SOD 유사 활성능에 대한 항산화능을 보여주는 그래프이다.
도 14는 세포외다당류 KS-17과 KS-20의 tyrosinase 저해 활성에 대한 항산화능을 보여주는 그래프이다.
Figure 1 is a photograph of Bacillus rickeniformis KS-17 and KS-20 cultured in a medium containing sucrose (Sucrose).
Figure 2 is a molecular biological phylogenetic diagram of Bacillus rickeniformis KS-17 strain.
3 is a molecular biological phylogenetic diagram of Bacillus rickeniformis KS-20 strain.
Figure 4 is a graph showing the molecular weight of the extracellular polysaccharides (EPS KS-17 and KS-20) produced from Bacillus rickeniformis KS-17 and KS-20 strain.
Figure 5 shows the analysis of monosaccharide components by TLC of the extracellular polysaccharides KS-17 and KS-20.
Figure 6 shows the analysis of monosaccharide components by HPLC-ELSD analysis of extracellular polysaccharides KS-17 and KS-20.
Figure 7 shows the structural analysis by FT-IR spectra of the extracellular polysaccharides KS-17 and KS-20.
8 is a graph showing the specific rate of the extracellular polysaccharides per cell according to the sucrose concentration of the extracellular polysaccharides KS-17 and KS-20.
9 is a graph showing the specific rate of extracellular polysaccharides per cell according to the initial pH of the extracellular polysaccharides KS-17 and KS-20.
10 is a graph showing the specific rate of the extracellular polysaccharides per cell according to the culture temperature of the extracellular polysaccharides KS-17 and KS-20.
11 is a graph showing the specific rate of extracellular polysaccharides per cell according to the culture time of the extracellular polysaccharides KS-17 and KS-20.
12 is a graph showing the effect on the electron donating ability of the extracellular polysaccharides KS-17 and KS-20.
Figure 13 is a graph showing the antioxidant capacity against the SOD-like activity of the extracellular polysaccharides KS-17 and KS-20.
14 is a graph showing the antioxidant capacity of tyrosinase inhibitory activity of the extracellular polysaccharides KS-17 and KS-20.

본 발명은 김치로부터 분리된 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) KS-17, KS-20 균주에 관한 것이다.The present invention relates to Bacillus licheniformis KS-17, KS-20 strain isolated from kimchi.

상기 균주는 김치로부터 미생물성 세포외 다당류를 생산하는 균주로서, 이를 순수 분리하여, 16S rDNA 염기서열 분석과 생화학적 특성 분석으로 동정한 결과, 바실러스 속(Bacillus sp.)에 속하는 것으로 동정되었으며, 이를 바실러스 리케니포미스 KS-17(Bacillus licheniformis KS-17)과 바실러스 리케니포미스 KS-20(B. licheniformis KS-20)으로 명명하였다.The strain is a strain that produces microbial extracellular polysaccharides from kimchi, purely isolated and identified by 16S rDNA sequencing and biochemical characterization, it was identified as belonging to the genus Bacillus sp. Bacillus licheniformis KS-17 ( Bacillus licheniformis KS-17) and Bacillus licheniformis KS-20 ( B. licheniformis KS-20).

또한 상기 균주 바실러스 리케니포미스 KS-17과 바실러스 리케니포미스 KS-20은 특허 절차상 미생물 기탁의 국제적 승인에 관한 부다페스트 조약의 규정에 따라, 2010년 7월 28일자로 KACC(Korean Agricultural Culture Collection, 농업생명공학연구원)에 수탁번호 제 KACC91570P와 KACC91571P로서 기탁하였다.In addition, the strains Bacillus rickenformis KS-17 and Bacillus rickenformis KS-20 are in accordance with the provisions of the Budapest Treaty on the International Approval of Microbial Deposits in Patent Procedures, and on July 28, 2010, Korean Agricultural Culture Collection, KACC91570P and KACC91571P.

본 발명의 일 실시예에서는 자당(sucrose), 트립톤(tryptone), 효모 추출물(yeast extract), 디포타슘 포스페이트(dipotassium phosphate), 디암모니움 시트르산(diammonium citrate)을 함유하는 배지에서 상기 균주를 배양하여 항산화 기능을 가지는 세포외다당류를 생산하였다. 바실러스 리케니포미스 KS-17로부터 생산된 세포외다당류는 글루코스(glucose)로 이루어져 있고, 평균분자량이 1.45kDa 이었으며, 바실러스 리케니포미스 KS-20로부터 생산된 세포외다당류는 글루코스로 이루어져 있고, 평균분자량이 1.55kDa 이었다.
In one embodiment of the present invention, the strain is cultured in a medium containing sucrose, tryptone, yeast extract, yeast extract, dipotassium phosphate, and diammonium citrate. To produce an extracellular polysaccharide having antioxidant function. The extracellular polysaccharide produced from Bacillus rickenformis KS-17 consists of glucose, the average molecular weight was 1.45 kDa, and the extracellular polysaccharide produced from Bacillus liqueniformis KS-20 consists of glucose, The average molecular weight was 1.55 kDa.

또한 본 발명은 상기 균주들로부터 세포외다당류를 생산하는 방법에 있어서, 항산화 또는 항노화 기능이 가장 높은 배지의 조성물 및 배양조건을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a composition and culture conditions of the medium having the highest antioxidant or anti-aging function in the method for producing extracellular polysaccharides from the strains.

본 발명에서 배지란 동물세포, 식물세포 또는 세균 따위를 기르는 데 필요한 영양소가 들어 있는 고체배지 또는 액체배지를 의미하며, 배양액이란 액체배지에 균주를 접종하여 배양한 것을 의미한다.In the present invention, the medium refers to a solid medium or a liquid medium containing nutrients necessary for growing animal cells, plant cells or bacteria, and the culture medium means cultured by inoculating a strain into a liquid medium.

자당(sucrose), 트립톤(tryptone), 효모 추출물(yeast extract), 디포타슘 포스페이트(dipotassium phosphate) 및 디암모니움 시트르산(diammonium citrate)을 함유한 배지에 바실러스 리케니포미스 KS-17 균주를 접종한 후, 초기 pH 6.5 내지 7.5에서 36.5℃ 내지 37.5℃ 조건으로 배양한 배양액으로부터 세포외다당류를 생산할 수 있다. 바람직하게는, 상기 자당은 90 내지 110g/L이고, 트립톤은 8 내지 12g/L, 효모 추출물은 4 내지 6g/L, 디포타슘 포스페이트는 4 내지 6g/L, 디암모니움 시트르산은 4 내지 6g/L이며, 초기 pH는 7, 온도는 37℃이다.Inoculated with Bacillus rickenomyces KS-17 strain in a medium containing sucrose, tryptone, yeast extract, dipotassium phosphate and diammonium citrate After that, the extracellular polysaccharide may be produced from the culture medium incubated at 36.5 ° C. to 37.5 ° C. at an initial pH of 6.5 to 7.5. Preferably, the sucrose is 90 to 110g / L, tryptone is 8 to 12g / L, yeast extract is 4 to 6g / L, dipotassium phosphate is 4 to 6g / L, diammonium citric acid is 4 to 6g / L, the initial pH is 7, the temperature is 37 ℃.

또한 자당(sucrose), 트립톤(tryptone), 효모 추출물(yeast extract), 디포타슘 포스페이트(dipotassium phosphate) 및 디암모니움 시트르산(diammonium citrate)을 함유한 배지에 바실러스 리케니포미스 KS-20 균주를 접종한 후, 초기 pH 5.5 내지 6.5에서 36.5℃ 내지 37.5℃ 조건으로 배양한 배양액으로부터 세포외다당류를 생산할 수 있다. 바람직하게는, 상기 자당은 65 내지 85g/L, 트립톤은 8 내지 12g/L, 효모 추출물은 4 내지 6g/L, 디포타슘 포스페이트는 4 내지 6g/L, 디암모니움 시트르산은 4 내지 6g/L이고, 초기 pH는 6, 온도는 37℃이다.In addition, Bacillus rickenomyces KS-20 strain was added to a medium containing sucrose, tryptone, yeast extract, dipotassium phosphate, and diammonium citrate. After inoculation, extracellular polysaccharides can be produced from the culture cultured at 36.5 ° C. to 37.5 ° C. at an initial pH of 5.5 to 6.5. Preferably, the sucrose is 65 to 85 g / L, tryptone is 8 to 12 g / L, yeast extract is 4 to 6 g / L, dipotassium phosphate is 4 to 6 g / L, diammonium citric acid is 4 to 6 g / L, initial pH is 6, temperature is 37 degreeC.

상기 배양액은 균주를 포함하는 것 또는 균주를 접종하여 배양한 후, 제균 즉 균주를 제거한 배양여액일 수 있다. 상기 배양액의 농축액이란 상기 배양액을 농축한 것을 말하고, 상기 배양액의 건조물이란 상기 배양액의 물기를 없앤 것을 의미한다.The culture solution may be a culture filtrate, which comprises a strain or cultured by inoculating the strain, and then removing the bacteria. The concentrate of the culture medium refers to the concentration of the culture solution, and the dried product of the culture solution means that the water of the culture solution is removed.

상기 방법으로 생산된 본 발명의 세포외다당류는 항산화 또는 항노화 기능을 가진다. 본 발명의 일 실시예에서는 바실러스 리케니포미스 KS-17과 바실러스 리케니포미스 KS-20로부터 생산된 세포외다당류의 DPPH 라디컬 소거능에 따른 전자공여능, 수퍼라디칼(superoxide radical) 소거능 및 티로시나제(tyrosinase) 저해 활성능을 측정한 결과, 대조군인 β-glucan 보다 높은 항산화능을 가지고 있음을 확인하였다.The extracellular polysaccharide of the present invention produced by the above method has an antioxidant or anti-aging function. In one embodiment of the present invention, the electron donating ability, the superradical radical (superoxide radical) scavenging ability and tyrosinase according to the DPPH radical scavenging ability of the extracellular polysaccharides produced from Bacillus rickeniformis KS-17 and Bacillus rickeniformis KS-20 Tyrosinase) inhibitory activity was measured, it was confirmed that it has a higher antioxidant activity than the control group β-glucan.

따라서 본 발명은 바실러스 리케니포미스 KS-17 또는 바실러스 리케니포미스 KS-20로부터 생산된 세포외다당류를 포함하는, 항산화 또는 항노화 조성물을 제공한다.Accordingly, the present invention provides an antioxidant or anti-aging composition comprising extracellular polysaccharides produced from Bacillus rickeniformis KS-17 or Bacillus rickeniformis KS-20.

상기 조성물은 약학 조성물일 수 있으며, 항산화제로 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물은 약제학적으로 허용되는 담체, 부형제 또는 희석제를 추가하여 약제학적 단위 투여형으로 제형화되어 사용될 수 있다.The composition may be a pharmaceutical composition and may be used as an antioxidant. The compositions of the present invention can be formulated and used in pharmaceutical unit dosage forms with the addition of pharmaceutically acceptable carriers, excipients or diluents.

본 발명의 조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제, 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다.The compositions of the present invention may be used in the form of powders, granules, tablets, capsules, suspensions, emulsions, syrups, aerosols and the like, oral dosage forms, external preparations, suppositories, and sterile injectable solutions, respectively, according to a conventional method. have.

또한 본 발명은 바실러스 리케니포미스 KS-17 또는 바실러스 리케니포미스 KS-20로부터 생산된 세포외다당류를 포함하는, 항산화 또는 항노화 식품을 제공한다. The present invention also provides an antioxidant or anti-aging food comprising extracellular polysaccharides produced from Bacillus rickeniformis KS-17 or Bacillus rickeniformis KS-20.

본 발명의 식품이란 영양소를 한 가지 또는 그 이상 함유하고 있는 천연물 또는 가공품을 의미하며, 바람직하게는 어느 정도의 가공 공정을 거쳐 직접 먹을 수 있는 상태가 된 것을 의미하며 그 예로는 과일, 야채, 과일이나 야채의 건조제품이나 절단제품, 과일쥬스, 야채쥬스, 이들의 혼합쥬스 이거나 칩류, 면류, 축산가공식품, 수산가공식품, 유가공식품, 발효식품, 두류식품, 곡류식품, 미생물발효식품, 제과제빵, 양념류, 육가공류, 산성음료수, 감초류, 허브류 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The food of the present invention means a natural product or processed product containing one or more nutrients, and preferably means a state in which it can be directly eaten through some processing process, for example, fruits, vegetables, and fruits. Dried or cut products of fruits, vegetables, fruit juices, vegetable juices, mixed juices or chips, noodles, livestock processed foods, fish processed foods, dairy foods, fermented foods, legumes foods, cereals, microbial fermented foods, confectionery , Seasonings, processed meats, acidic beverages, licorice, herbs, etc., but is not limited thereto.

상기 식품은 일예로, 건강기능식품, 발효식품 또는 음료일 수 있다.The food may be, for example, a health functional food, fermented food or a beverage.

상기 건강 기능 식품이란, 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 정제ㆍ캅슐제ㆍ산제ㆍ과립제ㆍ액제ㆍ환제 등의 형태로 제조ㆍ가공한 식품을 말한다. 여기서 기능성이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건용도에 유용한 효과를 얻는 것을 말한다.The health functional food means a food manufactured and processed in the form of tablets, capsules, powders, granules, liquids, pills, etc. using raw materials or ingredients having useful functions for the human body. Functionality refers to obtaining useful effects on health use such as nutrient control or physiological action on the structure and function of the human body.

본 발명의 세포외다당류를 포함하는 식품은 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어난 장점이 있다.Food containing the extracellular polysaccharide of the present invention has the advantage that there is no side effect that may occur when taking a long-term use of the drug as a raw material, unlike the general medicine, there is an excellent portability.

본 발명에서 음료란 갈증을 해소하거나 맛을 즐기기 위하여 마시는 것의 총칭을 의미하고 주류, 청량음료, 물, 시럽, 차, 커피, 과실음료 등이 이에 해당되며 유산균 음료를 포함한다. 유산균 음료란 유산균을 배양하여 유산 발효시킨 것에 살균수를 가해서 희석하고 당분, 향료 등을 가한 음료를 의미한다. 상기 음료는 지시된 비율로 필수 성분으로서 KS-17 또는 KS-20으로부터 생산된 세포외다당류 외에는 다른 성분에는 특별한 제한이 없으며 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다.
In the present invention, the drink refers to a generic term for drinking to quench thirst or enjoy the taste, and includes alcoholic beverages, soft drinks, water, syrup, tea, coffee, fruit drinks, and the like, and include lactic acid bacteria drinks. The lactic acid bacteria drink refers to a beverage in which lactic acid bacteria are cultured and lactically fermented to add distilled water and dilute sugar, spices, and the like. The beverage is not particularly limited to other ingredients other than the extracellular polysaccharides produced from KS-17 or KS-20 as essential ingredients in the indicated ratios, and may contain various flavors or natural carbohydrates as additional ingredients, such as ordinary drinks. Can be.

또한 본 발명은 바실러스 리케니포미스 KS-17 또는 바실러스 리케니포미스 KS-20로부터 생산된 세포외다당류를 포함하는, 항산화 또는 항노화 화장료 조성물을 제공한다.The present invention also provides an antioxidant or anti-aging cosmetic composition comprising an extracellular polysaccharide produced from Bacillus rickeniformis KS-17 or Bacillus rickeniformis KS-20.

본 발명에 따른 화장료 조성물은 피부 외용제 또는 화장품 등으로 제형화될 수 있다. 상기 피부 외용제는 연고제, 경고제, 스프레이제, 현탁액, 유액, 크림, 젤 등을 포함하는 것일 수 있다. 본 발명의 화장료 조성물에 포함되는 성분은 유효성분으로서의 세포외다당류 이외에 화장품 조성물에 통상적으로 이용되는 성분들을 포함할 수 있으며, 예컨대, 항산화제, 안정화제, 용해화제, 비타민, 안료 및 향료와 같은 통상적인 보조제, 그리고 담체를 포함한다. 또한 상기 화장료 조성물은 그 효과를 증진시키기 위하여 피부 흡수 촉진 물질을 추가로 포함될 수 있다.
The cosmetic composition according to the present invention may be formulated as an external preparation for skin or cosmetics. The external preparation for the skin may include an ointment, a warning agent, a spray, a suspension, an emulsion, a cream, a gel, and the like. Components included in the cosmetic composition of the present invention may include components conventionally used in cosmetic compositions in addition to the extracellular polysaccharides as an active ingredient, for example, such as antioxidants, stabilizers, solubilizers, vitamins, pigments and flavorings Phosphorus aids, and carriers. In addition, the cosmetic composition may further include a skin absorption promoting substance to enhance the effect.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 자세히 설명하도록 한다. 하기 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. The following examples are only for illustrating the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention to those skilled in the art. Will be self-evident.

실시예 1 : 김치로부터 세포외다당류를 생성하는 균주의 분리Example 1 Isolation of Strains That Produce Extracellular Polysaccharides from Kimchi

김치로부터 EPS를 생성하는 균주를 분리하기 위하여 수집된 김치의 내용물 전체를 마쇄한 다음, 멸균된 희석용액 0.1% peptone water를 이용하여 십진법으로 순차적으로 희석하였다. 희석된 각 시료의 100㎕를 취하여 2% CaCO3가 첨가 된 MRS(Difco Laboratories, MI, U.S.A.) 한천배지(1.5% agar, w/v)에 도말하여 37℃에서 30시간 동안 정치배양하여 1차적으로 균주를 분리하였다. 1차적으로 분리한 균주들의 EPS 생성능을 조사하기 위하여, 분리된 각 균주의 colony를 1.5% agar를 함유한 sucrose medium(표 1)을 pH 7.0으로 조정한 고체배지에 접종하여 37℃에서 30시간동안 배양하며 EPS를 고생산하는 두 균주를 선별하였다.
In order to separate the EPS-producing strains from kimchi, the entire contents of the collected kimchi were crushed, and then diluted sequentially using a sterilized dilution solution 0.1% peptone water in a decimal method. Take 100 μl of each diluted sample and spread it on MRS (Difco Laboratories, MI, USA) agar medium (1.5% agar, w / v) to which 2% CaCO 3 is added and incubate for 30 hours at 37 ° C. The strain was separated by. In order to investigate the EPS generation ability of the isolated strains, the colony of each isolate was inoculated in a solid medium adjusted to pH 7.0 by sucrose medium containing 1.5% agar (Table 1) for 30 hours at 37 ° C. Two strains were selected which were cultured and produced high EPS.

슈크로오즈 배지(sucrose media)의 변화된 조성Altered Composition of Sucrose Media ComponentComponent gram/Litergram / Liter SucroseSucrose 50.0050.00 TryptoneTryptone 10.0010.00 Yeast extractYeast extract 5.00 5.00 Dipotassium phosphate Dipotassium phosphate 5.00 5.00 Diammonium citrateDiammonium citrate 5.00 5.00

실시예 2 : 균주 동정Example 2 Strain Identification

선별된 EPS 생성균주는 16S rDNA 염기서열 분석 및 생화학적 특성 분석을 통하여 동정하였다. 16S rDNA 유전자의 염기서열 분석을 위해 사용한 올리고뉴클레오티드 프라이머는 universal primer인 proF(5'-AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG-3')와 534r(5'-ATT ACC GCG GCT GCT GG-3'), 9Rev(5'-AAG GAG GTG ATC CAG CC-3') 세가지의 primer가 사용되었으며, PCR은 PCR cycler Primus(MWG-BIOTECH)을 사용하여 수행하였다(표 2). 염기서열분석은 ABI PRISM 3730 DNA analyzer로 결정하였으며 분석된 염기서열은 DDBJ 프로그램으로 Genbank에 등록되어 있는 ribosomal RNA 유전자 염기서열과 비교하여 상동성 결과를 나타내었다.
Selected EPS producing strains were identified by 16S rDNA sequencing and biochemical characterization. Oligonucleotide primers used for sequencing 16S rDNA gene were universal primers proF (5'-AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG-3 ') and 534r (5'-ATT ACC GCG GCT GCT GG-3'), 9Rev (5'-AAG GAG GTG ATC CAG CC-3 ') Three primers were used, PCR was performed using the PCR cycler Primus (MWG-BIOTECH) (Table 2). The sequencing was determined by ABI PRISM 3730 DNA analyzer and the analyzed sequencing showed homology results compared with ribosomal RNA gene sequencing registered in Genbank by DDBJ program.

PCT 반응조건PCT reaction condition Reaction mixtureReaction mixture PCR conditionPCR condition 10ㅧTaq reaction buffer10 ㅧ Taq reaction buffer 5㎕5 μl 95℃, 2min
95℃, 1min ━━━┑
54℃, 30sec 30 cycle
72℃, 1min ━━━┙
72℃, 5min
95 ℃, 2min
95 ℃, 1min ━━━┑
54 ℃, 30sec 30 cycle
72 ℃, 1min ━━━┙
72 ℃, 5min
dNTP mix(2.5mM each) dNTP mix (2.5mM each) 4㎕4 μl primer proFprimer proF 0.5㎕0.5 μl primer 534rprimer 534r 0.5㎕0.5 μl templatetemplate 15㎕15 μl Enzyme(2.5U/ul)Enzyme (2.5U / ul) 0.5㎕0.5 μl D.WD.W up to 50㎕up to 50 μl

또한, 선별된 EPS 생성 분리균주의 생화학적 특성에 대한 분석은 VITEK(VITEK 2 System)을 사용하여 검토하였으며, 그 결과는 표 3에 나타냈다.
In addition, the analysis of the biochemical properties of the selected EPS-producing isolates was examined using the VITEK (VITEK 2 System), the results are shown in Table 3.

VITEK를 사용한 균주의 생화학적 분석Biochemical Analysis of Strains Using VITEK   StrainStrain   StrainStrain Biochemical detailsBiochemical details KS-17KS-17 KS-20KS-20 Biochemical detailsBiochemical details KS-17KS-17 KS-20KS-20 BXTLBXTL -- -- dMANdMAN ++ ++ LysALysA -- -- dMNEdMNE ++ ++ AspAAspA (-)(-) -- dMLZdMLZ ++ -- LeuALeuA ++ ++ NAGNAG -- -- PheAPheA ++ ++ PLEPLE ++ ++ ProAProA -- -- IRHAIRHA -- -- BGALBGAL ++ ++ BGLUBGLU ++ ++ PyrAPyrA ++ ++ BMANBMAN -- -- AGALAGAL -- -- PHCPHC -- -- AlaAAlaA -- -- PVATEPVATE -- -- TyrATyrA ++ ++ AGLUAGLU ++ ++ BNAGBNAG -- -- dTAGdTAG ++ ++ APPAAPPA ++ (-)(-) dTREdTRE ++ ++ CDEXCDEX ++ ++ INUINU -- -- dGALdGAL -- -- dGLUdGLU ++ ++ GLYGGLYG -- -- dRIBdRIB -- -- INOINO -- -- PSCNaPSCNa -- -- MdGMdG ++ ++ NaCl6.5%NaCl6.5% ++ ++ ELLMELLM ++ ++ KANKAN -- -- MdXMdX -- -- OLDOLD -- -- AMANAMAN -- -- ESCESC ++ ++ MTEMTE ++ ++ TTZTTZ -- -- GlyAGlyA ++ ++ POLYB_RPOLYB_R -- --

이상의 방법으로부터의 균주동정 결과를 도 2 및 도 3에 나타내었다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 분리 균주 KS-17은 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis)와 99%의 상동성을 나타내었으며 VITEK를 사용한 생화학적 분석결과 바실러스 리케니포미스와 85%의 유사성을 나타냈다. 분리 균주 KS-20의 경우는 도 3에 나타낸 바와 같이, 바실러스 리케니포미스와 99.1%의 상동성을 나타내었으며 VITEK를 사용한 생화학적 분석결과 바실러스 리케니포미스와 85%의 유사성을 나타냈다.Strain identification results from the above method are shown in FIGS. 2 and 3. As shown in FIG. 2, the isolated strain KS-17 showed 99% homology with Bacillus licheniformis , and biochemical analysis using VITEK showed 85% similarity with Bacillus rickeniformis. . As shown in FIG. 3, the isolated strain KS-20 had a homology of 99.1% with Bacillus rickeniformis, and showed 85% similarity with Bacillus rickeniformis using VITEK.

즉, 김치로부터 분리된 엑소폴리사카라이드를 생성하는 분리균주 KS-17과 KS-20은 16S rDNA 염기서열과 생화학적 분석 결과 바실러스 리케니포미스(B, licheniformis)로 동정되었으며, 그 결과 KS-17을 바실러스 리케니포미스 KS-17 (B. licheniformis KS-17), KS-20을 바실러스 리케니포미스 KS-20(B. licheniformis KS-20)으로 명명하였다.
In other words, isolates KS-17 and KS-20, which produce exopolysaccharides isolated from kimchi, were identified as Bacillus licheniformis ( B, licheniformis ) as a result of 16S rDNA sequencing and biochemical analysis. 17 was named Bacillus rickeniformis KS-17 ( B. licheniformis KS-17) and KS-20 was named B. licheniformis KS-20 ( B. licheniformis KS-20).

실시예 3 : 세포외다당류 정제Example 3 Extracellular Polysaccharide Purification

균주로부터 EPS를 생산하기 위하여, 자당(sucrose) 50g/L, 트립톤(tryptone) 10g/L, 효모 추출물(yeast extract) 5g/L, 디포타슘 포스페이트(dipotassium phosphate) 5g/L 및 디암모니움 시트르산(diammonium citrate) 5g/L로 조제한 배지를 사용하여 37℃, 150rpm의 조건에서 48시간 동안 배양하였다. 균체 배양액은 배양 완료 후 항온수조(Water bath)에서 100℃, 20분 동안 열탕하여 효소를 불활성화 시킨 뒤 단백질의 제거를 위하여 4℃ 상태의 배양액에 최종농도가 4%가 되게 트리클로로아세트산(trichloroacetic acid)으로 처리하여 원심분리(10,000rpm, 25분, 4℃)를 통해 균체와 침전된 단백질을 제거하였다. 상기의 상청액은 4℃의 에탄올(EtOH)를 3배 첨가 및 교반 한 뒤 4℃에서 하룻밤동안 추출 및 침전시킨 뒤 침전물인 EPS는 원심분리(10,000rpm, 20분, 4℃)를 통해 회수하고, 남아있는 에탄올은 진공농축기(MG-2200, EYELA, Japan)을 사용하여 제거한 뒤 3차 증류수에 재용해하여 배양액으로부터의 유리당을 제거하기 위하여 4℃에서 24시간 동안 투석(Mw cut off 12,000)한 다음 동결건조 후 분말 형태로 하여 시료로 사용하였다.
To produce EPS from the strain, 50 g / L sucrose, 10 g / L tryptone, 5 g / L yeast extract, 5 g / L dipotassium phosphate and diammonium citric acid (diammonium citrate) was incubated for 48 hours at 37 ℃, 150rpm using a medium prepared with 5g / L. After completion of the culture, the cell culture solution was inactivated by boiling water at 100 ° C. for 20 minutes in a water bath, and then trichloroacetic acid (trichloroacetic) was added to a final concentration of 4% in a culture solution at 4 ° C. to remove protein. acid) to remove the cells and precipitated protein by centrifugation (10,000rpm, 25 minutes, 4 ℃). The supernatant was extracted and precipitated overnight at 4 ° C. after adding and stirring 3 times ethanol (EtOH) at 4 ° C., and the precipitated EPS was recovered by centrifugation (10,000 rpm, 20 minutes, 4 ° C.), The remaining ethanol was removed using a vacuum concentrator (MG-2200, EYELA, Japan) and redissolved in tertiary distilled water and dialyzed (Mw cut off 12,000) for 24 hours at 4 ° C to remove free sugar from the culture. After freeze-drying it was used as a sample in the form of a powder.

실시예 4 : 세포외다당류의 특성 규명Example 4 Characterization of Extracellular Polysaccharides

4-1. 분자량 측정4-1. Molecular Weight Measurement

정제 된 EPS인 KS-17과 KS-20의 분자량을 측정하기 위해 시료를 0.15M NaCl을 함유한 0.5M Phosphate buffer(pH 6.8)에 1mg/ml(w/v)로 녹인 수용액 1ml을 sephadex G-200을 이용한 겔 여과 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 표준물질로 블루 덱스트란 2000(blue dextran 2000, GE Healthcare)과 gel filtration standard (thyroglobulin 670kDa, bovine gamma-globulin 158kDa, chicken ovalbumin 44kDa, equine myogolbin 17kDa, vitamin B12 1.35kDa)를 이용하여 용출 시간비와 분자량과의 관계에 따른 결과를 도 4에 나타내었다. KS-17의 분자량은 1.45kDa, KS-20의 분자량은 1.55kDa 정도로 조사되었다.
In order to measure the molecular weight of purified EPS KS-17 and KS-20, 1 ml of an aqueous solution of 1 mg / ml (w / v) dissolved in 0.5 M Phosphate buffer (pH 6.8) containing 0.15 M NaCl was added to sephadex G-. Gel filtration column chromatography using 200 as a standard, blue dextran 2000 (GE Healthcare) and gel filtration standard (thyroglobulin 670kDa, bovine gamma-globulin 158kDa, chicken ovalbumin 44kDa, equine myogolbin 17kDa, vitamin B 12 1.35 kDa) using the elution time ratio and the molecular weight is shown in Figure 4 the result. The molecular weight of KS-17 was 1.45 kDa and the molecular weight of KS-20 was about 1.55 kDa.

4-2. 구성 당 확인4-2. Confirmation per configuration

EPS KS-17과 KS-20의 구성당을 조사하기 위하여 EPS 시료 10mg을 페놀-황산법(phenol-sulfuric acid)을 통하여 가수분해하여 TLC 및 HPLC-ELSD로 분석하였다. TLC 분석은 표준물질(standard)로 글루코스(glucose), 갈락토스(galactose), 프락토스(fructose), 만노스(mannose)를 사용하였고, silica gel TLC 판(Merck, TLC aluminium sheet, silica gel 60F254)에 standard와 시료는 1μl씩 점적하고 n-butanol/2-propanol/water/acetic acid(7:5:4:2, v/v/v/v)로 2번 전개시켜 건조 한 뒤 ethanol/sulfuric acid/p-anisaladehyde(18:1:1, v/v/v) 발색용액을 뿌린 뒤 120℃에서 1분 동안 발색시켜 확인하였다. 그 결과, 도 5에서 보여지는 것과 같이 KS-17 및 KS-20을 구성하는 환원당의 주성분은 글루코스(glucose)로 나타났으며, 고성능 액체크로마토그래피(HPLC-ELSD)를 이용해 표준물질(standard)로 글루코스(glucose), 갈락토스(galactose), 프락토스(fructose), 만노스(mannose), 락토스(lactose)를 사용하였을 때, 표 4의 조건으로 분석한 결과 글루코스로만 구성되어 중합체를 형성하는 호모폴리사카라이드 인 것으로 결정되었다. KS-17에서의 다른 하나의 피크는 알 수 없는 성분(unknown material)으로 표준물질로 사용한 단당류와 다른 retention time을 보였으나 이는 추출 과정중에 함께 추출된 DNA 고분자로 여겨지기 때문에 최종적으로 KS-17 및 KS-20이 생산하는 EPS는 글루코스로 이루어진 다당류임을 알 수 있었다.
In order to investigate the constituent sugars of EPS KS-17 and KS-20, 10mg of EPS samples were hydrolyzed by phenol-sulfuric acid and analyzed by TLC and HPLC-ELSD. TLC analysis was performed using glucose, galactose, fructose and mannose as standard, and the silica gel TLC plate (Merck, TLC aluminum sheet, silica gel 60F 254 ) was used. The standard and the sample were instilled in 1μl and developed twice with n-butanol / 2-propanol / water / acetic acid (7: 5: 4: 2, v / v / v / v), followed by drying, followed by ethanol / sulfuric acid / p-anisaladehyde (18: 1: 1, v / v / v) color sprinkling solution was confirmed by coloring for 1 minute at 120 ℃. As a result, as shown in FIG. 5, the main component of the reducing sugars constituting KS-17 and KS-20 was glucose. As a standard, high-performance liquid chromatography (HPLC-ELSD) was used as a standard. When using glucose, galactose, fructose, fructose, mannose and lactose, homopolysaccharides composed of glucose to form polymers were analyzed under the conditions of Table 4 Was determined to be. The other peak in KS-17 showed a different retention time than the monosaccharide used as a standard as an unknown material, but it is finally considered to be a DNA polymer extracted together during the extraction process. EPS produced by KS-20 was found to be a polysaccharide consisting of glucose.

HPLC-ELSD 분석조건HPLC-ELSD Analysis Conditions InstrumentInstrument Waters 1515 Binary HPLC PumpWaters 1515 Binary HPLC Pump DetectorDetector ELSD 800 (Alltech)ELSD 800 (Alltech) ColumnColumn SupelcosilTM LC-NH2, 5㎛, 4.6ㅧ250 mm
(GL Sciences Inc. Japan)
Supelcosil TM LC-NH2, 5㎛, 4.6 ㅧ 250 mm
(GL Sciences Inc. Japan)
Mobile PhaseMobile phase water : MeCN = 25 : 75water: MeCN = 25: 75 Drift tube Temp.Drift tube Temp. 55℃55 ° C Column Temp.Column Temp. room temp.room temp. Flow RateFlow rate 1.0 mL/min1.0 mL / min Injection Vol.Injection Vol. 10 ㎕10 μl

4-3. 구조분석을 위한 FT-IR 스펙트럼4-3. FT-IR Spectrum for Structural Analysis

EPS KS-17과 KS-20 다당류의 구조분석을 위한 적외선 흡수스펙트럼에서 다당류의 특이적인 흡수띠인 3410 cm-1에서 강한 O-H 그룹, 2936 cm-1에서 C-H 그룹, 1645 cm-1에서 C=O 스트레칭 밴드(Ha JY et al., 2010), 1456cm-1에서 C-H2 밴드(Ha JY et al., 2010)와 1127 cm-1, 1061 cm-1 및 1015 cm-1는 강한 C-O-C 스트레칭 밴드를 나타내는 것으로 두 다당류의 결과가 유사하였다(도 7).
EPS KS-17 and KS-20 from the infrared absorption spectrum for the structural analysis of the polysaccharide from specific absorption band of 3410 cm -1 of the polysaccharide in the high OH group, 2936 cm -1 in the CH group, 1645 cm -1 C = O stretching band (Ha JY et al., 2010 ), CH 2 band at 1456cm -1 (Ha JY et al. , 2010) and 1127 cm -1, 1061 cm -1 and 1015 cm -1 are to exhibit a strong COC stretch band The results of the two polysaccharides were similar (FIG. 7).

실시예 5 : 세포외다당류의 최적 배양 조건Example 5 Optimal Culture Conditions for Extracellular Polysaccharides

EPS KS-17과 KS-20의 최적 배양 조건의 최적화를 위하여, sucrose 50g/L, tryptone 10g/L, yeast extract 5g/L, dipotassium phosphate 5g/L, diammonium citrate 5g/L로 조제한 배지를 사용하여 37℃, 150rpm의 조건에서 48시간 동안 배양하는 것을 기본 조건으로 하였다(표 1). 또한 균체량 및 EPS량의 측정은 배양 완료 후 원심분리(10,000rpm, 25분, 4℃)하여 침전된 것을 회수하여 균체로 하고, 상청액을 최종농도가 4%가 되도록 트리클로로아세틱에시드(trichloroacetic acid)를 첨가하여 단백질을 침전 및 원심분리(10,000rpm, 25분, 4℃)로 제거한 상청액에 4℃의 에탄올을 3배 가하여 4℃에서 하룻밤 침전시킨 후 원심분리(10,000rpm, 25분, 4℃)로 침전시켜 회수하였다. 이렇게 회수된 균체와 EPS는 감압, 건조한 후 건조중량을 측정하였다.
To optimize the optimal culture conditions of EPS KS-17 and KS-20, sucrose 50g / L, tryptone 10g / L, yeast extract 5g / L, dipotassium phosphate 5g / L, diammonium citrate 5g / L Incubating for 48 hours at 37 ℃, 150rpm was the basic conditions (Table 1). In addition, the measurement of cell mass and EPS amount was recovered by centrifugation (10,000 rpm, 25 minutes, 4 ° C.) after the completion of culture to recover the precipitated cells, and the supernatant was trichloroacetic acid so that the final concentration was 4%. ), The protein was precipitated and centrifuged (10,000 rpm, 25 minutes, 4 ° C.) to the supernatant removed by 3 times of 4 ° C. ethanol and precipitated overnight at 4 ° C., followed by centrifugation (10,000 rpm, 25 minutes, 4 ° C.). Recovered by precipitation). The cells and EPS thus recovered were dried under reduced pressure and dried.

5-1. 탄소원(Carbon source)의 영향5-1. Impact of Carbon Sources

분리 균주의 배양액의 조제 조건에서의 탄소원에 따른 균체량 및 EPS량과 그에 따른 특이율(Specific rate = EPS 생성량/균체량, w/w)을 조사하기 위하여 상기에 기술된 기본 배양 배지 조성에서 탄소원으로 프락토스(fructose), 갈락토스(galactose), 글루코스(glucose), 락토스(lactose), 슈크로오스(sucrose)를 50g/L의 비율로 각각 조제하여 확인하였다. 표 5에서 나타난 바와 같이, 바실러스 리케니포미스 KS-17, 바실러스 리케니포미스 KS-20은 모두 슈크로오즈를 탄소원으로 하였을 때, 각각 6.44±0.39, 7.51±2.03 g/L의 생성량을 보여 KS-17의 경우 0.99±0.05g/L로 최저생산량을 보인 글루코스에 비하여 약 6.5배, 그리고 KS-20의 경우 0.83±0.63g/L로 최저생산량을 보인 갈락토스에 비하여 약 9배의 EPS를 생성함으로써 최대 생성량을 나타내었다.
In order to investigate the cell mass and EPS amount according to the carbon source and the specific ratio (Specific rate = EPS production / biomass, w / w) under the preparation condition of the culture medium of the isolated strain, Lactose (fructose), galactose (galactose), glucose (glucose), lactose (lactose), sucrose (sucrose) was prepared by the ratio of 50g / L, respectively. As shown in Table 5, both Bacillus rickenformis KS-17 and Bacillus rickenformis KS-20 produced 6.44 ± 0.39 and 7.51 ± 2.03 g / L, respectively, using sucrose as the carbon source. The KS-17 produces 0.99 ± 0.05 g / L of glucose, which is about 6.5 times higher than the lowest production glucose, and the KS-20 produces 0.83 ± 0.63 g / L, which produces about 9 times the EPS. The maximum yield was shown.

탄소원(carbone source)에 따른 균체량 및 EPS 생성량Cell mass and EPS production according to carbone source Carbon
source
Carbon
source
B. licheniformis KS-17 B. licheniformis KS-17 B. licheniformis KS-20 B. licheniformis KS-20
Biomass
(g/L)
Biomass
(g / L)
EPS
(g/L)
EPS
(g / L)
specific
rate of EPS
specific
rate of EPS
Biomass
(g/L)
Biomass
(g / L)
EPS
(g/L)
EPS
(g / L)
specific
rate of EPS
specific
rate of EPS
fructosefructose 3.39±0.223.39 ± 0.22 1.12±0.111.12 ± 0.11 0.35±0.030.35 ± 0.03 2.79±0.222.79 ± 0.22 1.43±0.111.43 ± 0.11 0.51±0.060.51 ± 0.06 galactosegalactose 2.32±0.252.32 ± 0.25 1.45±0.181.45 ± 0.18 0.63±0.120.63 ± 0.12 3.11±0.223.11 ± 0.22 0.83±0.630.83 ± 0.63 0.27±0.210.27 ± 0.21 glucoseglucose 2.69±0.242.69 ± 0.24 0.99±0.500.99 ± 0.50 0.36±0.150.36 ± 0.15 2.33±0.292.33 ± 0.29 1.63±0.211.63 ± 0.21 0.70±0.040.70 ± 0.04 lactoselactose 2.23±0.122.23 ± 0.12 1.48±0.401.48 ± 0.40 0.66±0.150.66 ± 0.15 1.96±0.031.96 ± 0.03 1.16±0.371.16 ± 0.37 0.59±0.180.59 ± 0.18 sucrosesucrose 5.87±0.765.87 ± 0.76 6.44±0.396.44 ± 0.39 1.10±0.091.10 ± 0.09 5.01±0.195.01 ± 0.19 7.51±2.037.51 ± 2.03 1.51±0.461.51 ± 0.46

5-2. 슈크로오즈(sucrose) 농도의 영향5-2. Influence of sucrose concentration

분리 균주의 배양액의 조제 조건에서의 상기 실시예 5-1에서 선정된 탄소원인 슈크로오즈의 농도에 따른 균체량 및 EPS량과 그에 따른 EPS 특이율(Specific rate = EPS 생성량/균체량, w/w)을 조사하기 위하여 상기에 기술된 기본 배양 배지 조성에서 탄소원을 0g, 25g, 50g, 75g 100g/L의 농도로 각각 조제하여 확인하였다. 도 7에서 나타난 바와 같이, 바실러스 리케니포미스 KS-17은 슈크로오즈 농도를 100g/L로 하였을 때 11.6±0.6g/L로 최대 EPS 생성량 및 Specific rate을 나타내었고, 바실러스 리케니포미스 KS-20은 슈크로오즈 농도를 75g/L로 하였을 때 10.6±0.9g/L로 최대 EPS 생성량을 나타내었다(p<0.05).
Cell weight and EPS amount according to the concentration of sucrose, which is the carbon source selected in Example 5-1, under the preparation conditions of the culture medium of the isolated strain, and the EPS specific ratio according to it (Specific rate = EPS production amount / w / w) In order to investigate the carbon source in the basic culture medium composition described above was confirmed by the preparation of each concentration of 0g, 25g, 50g, 75g 100g / L. As shown in FIG. 7, Bacillus rickenformis KS-17 exhibited a maximum EPS yield and specific rate of 11.6 ± 0.6 g / L when the sucrose concentration was 100 g / L. -20 was the maximum EPS yield of 10.6 ± 0.9g / L when the sucrose concentration was 75g / L (p <0.05).

5-3. 초기(initial) pH의 영향5-3. Effect of Initial pH

분리 균주의 배양액의 기본적인 배지 조제 조건에서의 초기 pH에 따른 균체량 및 EPS량과 그에 따른 EPS 특이율(Specific rate = EPS 생성량/균체량, w/w)을 조사하기 위하여 상기에 기술된 기본 배양 배지 조성에서 초기 pH를 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0으로 각각 조제하여 확인하였다. 도 8에서 나타난 바와 같이, 바실러스 리케니포미스 KS-17은 초기 pH를 7.0로 하였을 때 10.7±0.3 g/L로 최대 EPS 생성량 및 Specific rate을 나타내었고, 바실러스 리케니포미스 KS-20은 초기 pH 6.0으로 하였을 때 12.5±0.8g/L로 최대 EPS 생성량 및 Specific rate을 나타내었고, 반면 pH 4에서는 두 균주 모두 생장하지 못하였다(p<0.001).
Basic culture medium composition described above to investigate the cell mass and EPS amount according to the initial pH and the resulting EPS specific ratio (Specific rate = EPS production / cell mass, w / w) in the basic medium preparation conditions of the culture medium of the isolated strain The initial pH was determined by preparing 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, and 8.0, respectively. As shown in FIG. 8, Bacillus rickenformis KS-17 exhibited maximum EPS production and specific rate at 10.7 ± 0.3 g / L when the initial pH was 7.0. When the pH was 6.0, the maximum EPS production and specific rate were 12.5 ± 0.8 g / L, while both strains did not grow at pH 4 (p <0.001).

5-4. 배양 온도의 영향5-4. Effect of incubation temperature

분리 균주의 배양액의 기본 배지 조성 조건에서의 배양 온도에 따른 균체량 및 EPS량과 그에 따른 EPS 특이율(Specific rate = EPS 생성량/균체량, w/w)을 조사하기 위하여 상기에 기술된 기본 배양 배지 조성을 기반으로하여 배양 온도를 20, 30, 37, 40, 45℃로 각각 설정하여 확인하였다. 그 결과, 도 9에서 나타난 바와 같이 바실러스 리케니포미스 KS-17와 바실러스 리케니포미스 KS-20은 모두 배양 온도를 37℃로 하였을 때 각각 13.2±0.7g/L과 12.4±0.5g/L로 최대 EPS 생성량 및 Specific rate을 나타내었다(p<0.001).
The basic culture medium composition described above was investigated in order to investigate the cell mass and EPS amount according to the culture temperature at the basal medium composition conditions of the isolated strains and the corresponding EPS specific ratio (Specific rate = EPS production / biomass, w / w). Based on the culture temperature was confirmed by setting to 20, 30, 37, 40, 45 ℃. As a result, as shown in Fig. 9, both Bacillus rickenformis KS-17 and Bacillus rickenformis KS-20 were 13.2 ± 0.7g / L and 12.4 ± 0.5g / L when the incubation temperature was 37 ° C, respectively. The maximum EPS yield and specific rate are shown (p <0.001).

5-5. 배양 시간에 따른 생성량5-5. Production amount according to incubation time

분리 균주의 배양액의 배양 시간에 따른 균체량 및 EPS량과 그에 따른 EPS 특이율(Specific rate = EPS 생성량/균체량, w/w)을 조사하기 위하여 상기에 기술된 기본 배지 조성 및 배양 조건을 기반으로 하여 배양 시간을 0, 12, 24, 36, 48, 60, 72시간 마다의 생성량을 확인하였다. 그 결과, 도 10에서 나타내었듯이 바실러스 리케니포미스 KS-17은 배양 후 60시간에서 18.9±0.4g/L로 최대 EPS 생성량 및 Specific rate을 나타내며 그 뒤 배양시간이 길어지면 오히려 EPS 생성량 및 Specific rate이 감소되었다. 한편 바실러스 리케니포미스 KS-20은 배양 후 72시간까지 꾸준히 생성량이 증가되는 경향을 보이며 배양 72시간에서 15.2±0.4g/L의 EPS 생성량 및 높은 Specific rate을 나타내었다.
Based on the basal medium composition and culture conditions described above to investigate the cell mass and EPS amount according to the culture time of the isolated strain and the resulting EPS specific ratio (Specific rate = EPS production / cell mass, w / w) Incubation time was confirmed the production amount every 0, 12, 24, 36, 48, 60, 72 hours. As a result, as shown in Fig. 10, Bacillus rickeniformis KS-17 shows the maximum EPS production and specific rate of 18.9 ± 0.4g / L at 60 hours after incubation, after which the EPS production and specific rate is rather long This has been reduced. On the other hand, Bacillus liqueniformis KS-20 showed a tendency to increase steadily up to 72 hours after incubation, showed an EPS production of 15.2 ± 0.4 g / L and a high specific rate at 72 hours.

실시예 6 : 세포외다당류의 항산화능Example 6 Antioxidant Activity of Extracellular Polysaccharides

본 발명으로부터 얻어진 EPS KS-17과 KS-20의 항산화능력을 시험하기 위하여 차가버섯(Inonotus obliquus)으로부터 추출한 β-glucan과 함께 동일한 농도구배별로 비교 및 분석되었다. 지금까지 차가버섯(자실체)은 항암(Cha JY et al., 2004), 항산화(Cui Y et al., 2005), 항고지혈증 및 혈당조절(Kim MA et al., 2009)등의 효과연구가 국내외에서 이루어지고 있으며, 그 기능성을 이유로 기능성식품 개발을 위한 소재로써 관심을 받고 있는 물질이다.
In order to test the antioxidant capacity of EPS KS-17 and KS-20 obtained from the present invention was compared and analyzed by the same concentration gradient with β-glucan extracted from Chaga ( Inonotus obliquus ). To date, Chaga mushroom (fruiting body) has been researched on the effects of anti-cancer (Cha JY et al., 2004), antioxidant (Cui Y et al., 2005), antihyperlipidemia and glycemic control (Kim MA et al., 2009). It is made from, and the material is attracting attention as a material for functional food development for its functionality.

6-1. DPPH 라디컬 소거능에 따른 전자공여능6-1. Electron donating ability according to DPPH radical scavenging ability

DPPH 라디컬 소거 활성 분석은 전자 공여능(electron donating ability, EDA) 측정에 사용되는 DPPH는 비교적 안정한 라디칼을 갖고 있으며, 라디칼을 환원시키거나 상쇄시키는 능력이 크다면 높은 항산화 활성 및 활성산소를 비롯한 다른 라디칼에 대한 높은 제거 활성을 기대할 수 있기 때문에 특정 물질의 항산화능을 측정하는데 주로 이용되고 있는 방법으로(Lee SL, 2009), 분석은 다음과 같은 조건으로 이루어졌다. 0.4mM DPPH solution 0.4ml와 각 농도구배별로 준비 된 EPS KS-17과 EPS KS-20를 증류수에 녹인 샘플 0.1ml은 잘 교반되어 어두운 상태로 37℃에서 30분 동안 반응시킨 후 517nm의 흡광도에서 측정되었다. 계산식은 전자공여능(%)=[1-(시료흡광도/대조구흡광도)]×100으로 하였다. 이때 ascorbic acid로 실험이 제대로 수행되었는지 여부를 확인한 뒤, 우수한 항산화능을 보유하고 알려진 차가버섯으로부터 추출한 β-glucan을 함께 비교 분석하였다. 분석 결과, 표 6과 도 11에서 보여지는 것과 같이 KS-17과 KS-20 모두 1-20mg/ml의 농도에서 농도 구배가 증가할수록 활성이 증가 되었으며, β-glucan에 비하여 높은 항산화능을 보였다(P<0.01).
DPPH radical scavenging activity assays use DPPH, which is used to measure electron donating ability (EDA), to have relatively stable radicals, and to have high antioxidant activity and other radicals, including free radicals, if the ability to reduce or offset radicals is high. As it is expected to have high elimination activity, the method was mainly used to measure the antioxidant activity of a specific substance (Lee SL, 2009). 0.4 ml of 0.4 mM DPPH solution and 0.1 ml of sample prepared by dissolving EPS KS-17 and EPS KS-20 in distilled water were stirred well and reacted for 30 minutes at 37 ° C in a dark state and measured at absorbance at 517 nm. It became. The calculation formula was electron donating ability (%) = [1- (sample absorbance / control absorbance)] x 100. At this time, after confirming whether the experiment was performed properly with ascorbic acid, and compared with β-glucan extracted from known chaga mushroom having excellent antioxidant capacity. As a result, as shown in Table 6 and Figure 11, both KS-17 and KS-20 at 1-20mg / ml concentration was increased as the concentration gradient increased the activity and showed higher antioxidant capacity than β-glucan ( P <0.01).

EPS KS-17과 KS-20의 전자공여능(%)
(Mean±Stdev)
Electron donating ability of EPS KS-17 and KS-20 (%)
(Mean ± Stdev)
mg/mlmg / ml 1One 2.52.5 55 7.57.5 1010 1515 2020 KS-17KS-17 26.8±1.7b 26.8 ± 1.7 b 33.5±1.533.5 ± 1.5 33.6±0.833.6 ± 0.8 33.9±1.9a 33.9 ± 1.9 a 34.9±0.734.9 ± 0.7 37.8±1.237.8 ± 1.2 38.3±1.138.3 ± 1.1 KS-20KS-20 30.0±0.6a 30.0 ± 0.6 a 32.7±2.932.7 ± 2.9 33.5±2.633.5 ± 2.6 35.5±0.7a 35.5 ± 0.7 a 36.1±0.236.1 ± 0.2 37.7±2.337.7 ± 2.3 38.8±1.438.8 ± 1.4 β-glucanβ-glucan 31.1±1.6a 31.1 ± 1.6 a 30.5±2.830.5 ± 2.8 30.9±1.930.9 ± 1.9 31.1±1.2b 31.1 ± 1.2 b 33.1±2.133.1 ± 2.1 -- -- * ab: Value with different superscrips within the same colume are significantly different by ANOVA with Dancan's multiple range test at p<0.01.* ab: Value with different superscrips within the same colume are significantly different by ANOVA with Dancan's multiple range test at p <0.01.

6-2. 수퍼라디칼(superoxide radical) 소거능6-2. Superoxide radical scavenging ability

수퍼라디칼 소거 활성은 SOD(superoxide dismutase)와 유사한 역할을 하는 저분자 물질로 주로 phytochemicals에 속하며 superoxide의 반응성을 억제하여 산화적 장해를 방어하는 것으로 알려짐(Marklund et al,. 1974)에 따라 높은 SOD 유사활성을 갖는 물질의 이용은 노화억제와 더불어 산화적 장해를 방어할 수 있는 하나의 방법으로 여겨지고 있다. 이 분석은 0-10mg/ml의 농도로 준비된 시료 1ml와 pH 8.2로 조정한 0.5mM tris-HCL 버퍼(50mM tris(hydroxymethyl)amino-methane+10mM EDTA) 3ml를 잘 섞어준 뒤 0.2ml 7.2mM pyrogallol과 25℃에서 10분간 반응 한 뒤 0.5ml의 1N HCl로 반응 정지 시킨 뒤 420nm에서 흡광도로 분석하였다. 계산식은 SOD 유사활성(%)=100-[(시료흡광도/대조구흡광도)×100]으로 하였다. 이때 ascorbic acid로 실험이 제대로 수행되었는지 여부를 확인한 뒤, 우수한 항산화능을 보유하고 알려진 차가버섯으로부터 추출한 β-glucan을 함께 비교하였다. 분석 결과, 표 7과 도 12에서 보여지는 것과 같이 KS-17과 KS-20 모두 1-10mg/ml의 농도에서 농도 구배가 증가할수록 활성이 증가 되었으며, β-glucan에 비하여 KS-20은 상대적으로 저 농도에서 KS-17은 상대적으로 고 농도에서 더 높은 항산화능을 보였다(P<0.001).
Superradical scavenging activity is a low-molecular substance that plays a similar role as SOD (superoxide dismutase), and belongs to phytochemicals and is known to protect against oxidative disorders by inhibiting the reactivity of superoxide (Marklund et al., 1974). In addition to the anti-aging, the use of a material is considered to be a way to prevent oxidative damage. This assay was performed by mixing 1 ml of the sample prepared at a concentration of 0-10 mg / ml with 3 ml of 0.5 mM tris-HCL buffer (50 mM tris (hydroxymethyl) amino-methane + 10 mM EDTA) adjusted to pH 8.2, followed by 0.2 ml 7.2 mM pyrogallol. After reacting at 25 ° C. for 10 minutes and stopping the reaction with 0.5 ml of 1N HCl, absorbance was analyzed at 420 nm. The calculation formula was SOD-like activity (%) = 100-[(sample absorbance / control absorbance) x 100]. At this time, after confirming whether the experiment was properly performed with ascorbic acid, and compared with β-glucan extracted from known chaga mushroom having excellent antioxidant capacity. As a result, as shown in Table 7 and Figure 12, both KS-17 and KS-20 increased activity with increasing concentration gradient at the concentration of 1-10mg / ml, and KS-20 was relatively higher than β-glucan. At low concentrations, KS-17 showed higher antioxidant activity at higher concentrations (P <0.001).

EPS KS-17과 KS-20의 SOD 유사활성(%)
(Mean±Stdev)
SOD-like activity of EPS KS-17 and KS-20 (%)
(Mean ± Stdev)
mg/mlmg / ml EPS17EPS17 EPS20EPS20 β-glucanβ-glucan 1One 5.66±3.25c 5.66 ± 3.25 c 18.52±3.80b 18.52 ± 3.80 b 14.65±0.23b 14.65 ± 0.23 b 22 8.42±2.21d 8.42 ± 2.21 d 21.59±2.04b 21.59 ± 2.04 b 16.76±0.30c 16.76 ± 0.30 c 33 11.91±1.75d 11.91 ± 1.75 d 21.77±0.68b 21.77 ± 0.68 b 17.61±0.33c 17.61 ± 0.33 c 44 12.51±3.51d 12.51 ± 3.51 d 25.93±2.10b 25.93 ± 2.10 b 19.12±0.28c 19.12 ± 0.28 c 55 15.11±1.84d 15.11 ± 1.84 d 25.55±1.21b 25.55 ± 1.21 b 18.97±0.34c 18.97 ± 0.34 c 66 17.83±0.69d 17.83 ± 0.69 d 27.8±1.30b 27.8 ± 1.30 b 21.03±0.15c 21.03 ± 0.15 c 77 17.68±2.51d 17.68 ± 2.51 d 26.70±0.79b 26.70 ± 0.79 b 20.39±0.33c 20.39 ± 0.33 c 88 22.79±1.91c 22.79 ± 1.91 c 26.25±±2.14b 26.25 ±± 2.14 b 23.16±0.28c 23.16 ± 0.28 c 99 23.66±2.29b 23.66 ± 2.29 b 25.82±±3.08b 25.82 ±± 3.08 b 27.38±0.34b 27.38 ± 0.34 b 1010 29.79±1.59b 29.79 ± 1.59 b 25.18±0.77d 25.18 ± 0.77 d 27.23±0.34c 27.23 ± 0.34 c *abcd: Value with different superscrips within the same colume are significantly different by ANOVA with Dancan's multiple range test at p<0.001.* abcd: Value with different superscrips within the same colume are significantly different by ANOVA with Dancan's multiple range test at p <0.001.

6-3. Tyrosinase 저해 활성능6-3. Tyrosinase Inhibitory Activity

tyrosinase는 흑갈색의 멜라닌 색소 생성에 관여하는 효소로서, 사람에게서 피부의 암갈색 색소물질을 침착시키는 원인이 되기도 하며, 피부 흑화 현상의 원인이 되는 것으로 알려짐에 따라 높은 tyrosinase 억제 활성을 갖는 물질의 이용은 노화억제와 더불어 산화적 장해를 방어할 수 있는 하나의 방법으로 여겨지고 있다. 이 분석은 0-10mg/ml의 농도로 준비된 시료 1ml와 pH 6.8로 조정된 67mM phosphate buffer에 용해시킨 8.3mM L-DOPA 0.12ml과 샘플 0.04ml을 잘 섞어준 뒤 495nm에서 효소 반응 전에 흡광도를 미리 측정하였다. 그런 후, 125U/ml mushroom tyrosinase 0.04ml를 첨가해 37℃에서 20분간 효소반응 시켜주고, 다시 495nm에서 흡광도 측정하여 비교된 계산값을 통해 생성된 DOPA chrome의 양을 계산하여주었다. 계산은 티로시나아제 저해활성(%)=[{(ControlAbs- BlankAbs) - (SampleAbs - BlankAbs)}/(ControlAbs - BlankAbs)]×100으로 하였다. 이때 ascorbic acid로 실험이 제대로 수행되었는지 여부를 확인한 뒤, 우수한 항산화능을 보유하고 있다고 알려진 차가버섯으로부터 추출한 β-glucan을 함께 비교하였다. 분석 결과, 표 8과 도 13에서 보여지는 것과 같이 KS-17과 KS-20 모두 1-10mg/ml의 농도에서 농도 구배가 증가할수록 활성이 증가 되었으며, β-glucan에 비하여 KS-20은 상대적으로 저 농도에서 KS-17은 상대적으로 고 농도에서 더 높은 항산화능을 보였다(P<0.001).
Tyrosinase is an enzyme that is involved in the production of dark brown melanin pigment, which may cause dark brown pigmentation of skin in humans, and is known to be a cause of skin blackening phenomenon. In addition to inhibition, it is considered as a way to protect against oxidative damage. This assay was performed by mixing 1 ml of sample prepared at a concentration of 0-10 mg / ml, 0.12 ml of 8.3 mM L-DOPA dissolved in 67 mM phosphate buffer adjusted to pH 6.8, and 0.04 ml of sample, before absorbing at 495 nm. Measured. Thereafter, 0.04 ml of 125 U / ml mushroom tyrosinase was added, followed by enzymatic reaction at 37 ° C. for 20 minutes, and absorbance at 495 nm was used to calculate the amount of DOPA chrome produced by comparing the calculated values. Calculations were made with tyrosinase inhibitory activity (%) = [{(Control Abs -Blank Abs )-(Sample Abs -Blank Abs )} / (Control Abs -Blank Abs )] x 100. At this time, after confirming whether the experiment was properly performed with ascorbic acid, and compared with β-glucan extracted from chaga mushroom known to have excellent antioxidant capacity. As a result, as shown in Table 8 and Figure 13, both KS-17 and KS-20 increased activity with increasing concentration gradient at the concentration of 1-10mg / ml, and KS-20 was relatively higher than β-glucan. At low concentrations, KS-17 showed higher antioxidant activity at higher concentrations (P <0.001).

EPS KS-17과 KS-20의 티로시나아제(tyrosinase) 저해활성(%)
(Mean±Stdev)
Tyrosinase Inhibitory Activity of EPS KS-17 and KS-20 (%)
(Mean ± Stdev)
mg/mlmg / ml KS-17KS-17 KS-20KS-20 β-glucanβ-glucan 1One 22.66±2.86a 22.66 ± 2.86 a 23.09±0.63a 23.09 ± 0.63 a 5.62±2.67b 5.62 ± 2.67 b 22 22.41±1.80a 22.41 ± 1.80 a 22.23±1.37a 22.23 ± 1.37 a 9.30±1.30b 9.30 ± 1.30 b 33 22.84±2.65b 22.84 ± 2.65 b 28.43±0.80a 28.43 ± 0.80 a 9.49±1.49c 9.49 ± 1.49 c 44 25.21±3.17a 25.21 ± 3.17 a 27.63±1.27a 27.63 ± 1.27 a 10.79±1.75b 10.79 ± 1.75 b 55 25.10±3.42a 25.10 ± 3.42 a 26.75±1.85a 26.75 ± 1.85 a 9.95±1.95b 9.95 ± 1.95 b 66 24.41±1.91a 24.41 ± 1.91 a 26.95±0.98a 26.95 ± 0.98 a 11.27±2.10b 11.27 ± 2.10 b 77 24.58±3.44b 24.58 ± 3.44 b 31.53±0.46a 31.53 ± 0.46 a 17.94±2.08c 17.94 ± 2.08 c 88 26.96±2.53b 26.96 ± 2.53 b 33.42±0.96a 33.42 ± 0.96 a 16.53±3.70c 16.53 ± 3.70 c 99 30.72±2.20a 30.72 ± 2.20 a 33.41±0.98a 33.41 ± 0.98 a 16.64±3.58b 16.64 ± 3.58 b 1010 31.13±3.65b 31.13 ± 3.65 b 38.00±2.06a 38.00 ± 2.06 a 14.96±1.80c 14.96 ± 1.80 c *abc: Value with different superscrips within the same colume are significantly different by ANOVA with Dancan's multiple range test at p<0.01.abc: Value with different superscrips within the same colume are significantly different by ANOVA with Dancan's multiple range test at p <0.01.

실시예 7 : 통계처리Example 7 Statistical Processing

모든 실험은 3회 반복으로 행하여 평균치와 표준편차로 나타내었고, 유의성 검증은 Version 12.0 SPSS(Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) Software package program을 이용하여 Duncan's multiple range test를 행하였다.
All experiments were performed in three iterations with mean and standard deviation, and significance test was performed using the Version 12.0 SPSS (Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) software package program. It was done.

농업생명공학연구원Agricultural Biotechnology Research Institute KACC91570KACC91570 2010071420100714 농업생명공학연구원Agricultural Biotechnology Research Institute KACC91571KACC91571 2010071420100714

Claims (13)

김치로부터 분리되고, 평균 분자량이 1.40 내지 1.50kDa 이며, 글루코스(glucose)만으로 이루어진 호모폴리사카라이드인, 항산화 활성 및 티로시나제 저해 활성을 갖는 세포외다당류를 생산하는 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) KS-17 균주 (수탁번호 KACC91570P).
Bacillus licheniformis KS, an extracellular polysaccharide with antioxidant and tyrosinase inhibitory activity, which is isolated from kimchi and has an average molecular weight of 1.40 to 1.50 kDa and is a homopolysaccharide consisting solely of glucose (glucose) -17 strain (Accession No. KACC91570P).
김치로부터 분리되고, 평균 분자량이 1.50 내지 1.60kDa 이며, 글루코스(glucose)만으로 이루어진 호모폴리사카라이드인, 항산화 활성 및 티로시나제 저해 활성을 갖는 세포외다당류를 생산하는 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) KS-20 균주 (수탁번호 KACC91571P).
Bacillus licheniformis KS, an extracellular polysaccharide having antioxidant and tyrosinase inhibitory activity, which is isolated from kimchi and has an average molecular weight of 1.50 to 1.60 kDa and is a homopolysaccharide consisting solely of glucose (glucose) -20 strain (Accession No. KACC91571P).
삭제delete 제 1항의 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) KS-17 균주 (수탁번호 KACC91570P)로부터 생산되며, 평균 분자량이 1.40 내지 1.50kDa 이며, 글루코스(glucose)만으로 이루어진 호모폴리사카라이드인, 항산화 활성 및 티로시나제 저해 활성을 갖는 세포외다당류.
Antioxidant activity and tyrosinase produced from Bacillus licheniformis KS-17 strain (Accession No. KACC91570P) of claim 1, having an average molecular weight of 1.40 to 1.50 kDa and a homopolysaccharide consisting only of glucose (glucose) Extracellular polysaccharides with inhibitory activity.
제 2항의 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) KS-20 균주 (수탁번호 KACC91571P)로부터 생산되며, 평균 분자량이 1.50 내지 1.60kDa 이며, 글루코스(glucose)만으로 이루어진 호모폴리사카라이드인, 항산화 활성 및 티로시나제 저해 활성을 갖는 세포외다당류.
Antioxidant activity and tyrosinase produced from Bacillus licheniformis KS-20 strain (Accession No. KACC91571P) of claim 2 and having an average molecular weight of 1.50 to 1.60 kDa and a homopolysaccharide consisting only of glucose (glucose) Extracellular polysaccharides with inhibitory activity.
제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 세포외다당류는 자당(sucrose), 트립톤(tryptone), 효모 추출물(yeast extract), 디포타슘 포스페이트(dipotassium phosphate) 및 디암모니움 시트르산(diammonium citrate)을 함유하는 배지에서 균주를 배양하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 세포외다당류.
The method according to claim 4 or 5, wherein the extracellular polysaccharide comprises sucrose, tryptone, yeast extract, dipotassium phosphate, and diammonium citrate. An extracellular polysaccharide obtained by culturing a strain in a containing medium.
삭제delete 제 4항 또는 제 5항 중 어느 한 항의 항산화 활성 및 티로시나제 저해 활성을 갖는 세포외다당류를 유효성분으로 포함하는 항산화용 식품 조성물.
An antioxidant food composition comprising an extracellular polysaccharide having the antioxidant activity and tyrosinase inhibitory activity of any one of claims 4 and 5 as an active ingredient.
제 4항 또는 제 5항 중 어느 한 항의 항산화 활성 및 티로시나제 저해 활성을 갖는 세포외다당류를 유효성분으로 포함하는 항산화용 화장료 조성물.
Antioxidant cosmetic composition comprising an extracellular polysaccharide having the antioxidant activity and tyrosinase inhibitory activity of any one of claims 4 or 5 as an active ingredient.
자당(sucrose), 트립톤(tryptone), 효모 추출물(yeast extract), 디포타슘 포스페이트(dipotassium phosphate) 및 디암모니움 시트르산(diammonium citrate)을 함유한 배지에 제 1항의 바실러스 리케니포미스 KS-17 균주를 접종한 후, pH 6.5 내지 7.5에서 온도 36.5℃ 내지 37.5℃의 조건으로 배양한 배양액으로부터 평균 분자량이 1.40 내지 1.50kDa 이며, 글루코스(glucose)만으로 이루어진 호모폴리사카라이드인, 항산화 활성 및 티로시나제 저해 활성을 갖는 세포외다당류를 생산 또는 회수하는 방법.
The Bacillus liqueniformis KS-17 of claim 1 in a medium containing sucrose, tryptone, yeast extract, dipotassium phosphate and diammonium citrate. After inoculation of the strain, the culture medium incubated at a temperature of 36.5 ℃ to 37.5 ℃ at pH 6.5 to 7.5 has an average molecular weight of 1.40 to 1.50 kDa, it is a homopolysaccharide consisting of glucose, antioxidant activity and tyrosinase inhibition A method for producing or recovering extracellular polysaccharides having activity.
제 10항에 있어서, 상기 자당은 90 내지 110g/L이고, 트립톤은 8 내지 12g/L, 효모 추출물은 4 내지 6g/L, 디포타슘 포스페이트는 4 내지 6g/L, 디암모니움 시트르산은 4 내지 6g/L인 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 10, wherein the sucrose is 90 to 110g / L, tryptone is 8 to 12g / L, yeast extract is 4 to 6g / L, dipotassium phosphate is 4 to 6g / L, diammonium citrate is 4 To 6 g / L.
자당(sucrose), 트립톤(tryptone), 효모 추출물(yeast extract), 디포타슘 포스페이트(dipotassium phosphate) 및 디암모니움 시트르산(diammonium citrate)을 함유한 배지에 제 2항의 바실러스 리케니포미스 KS-20 균주를 접종한 후, pH 5.5 내지 6.5에서 온도 36.5℃ 내지 37.5℃의 조건으로 배양한 배양액으로부터 평균 분자량이 1.50 내지 1.60kDa 이며, 글루코스(glucose)만으로 이루어진 호모폴리사카라이드인, 항산화 활성 및 티로시나제 저해 활성을 갖는 세포외다당류를 생산 또는 회수하는 방법.
The Bacillus liqueniformis KS-20 of claim 2 in a medium containing sucrose, tryptone, yeast extract, dipotassium phosphate and diammonium citrate. After inoculation of the strain, the culture medium incubated at a temperature of 36.5 ℃ to 37.5 ℃ at pH 5.5 to 6.5 has an average molecular weight of 1.50 to 1.60 kDa, it is a homopolysaccharide consisting of glucose, antioxidant activity and tyrosinase inhibition A method for producing or recovering extracellular polysaccharides having activity.
제 12항에 있어서, 상기 자당은 65 내지 85g/L, 트립톤은 8 내지 12g/L, 효모 추출물은 4 내지 6g/L, 디포타슘 포스페이트는 4 내지 6g/L, 디암모니움 시트르산은 4 내지 6g/L인 것을 특징으로 하는 방법.



The method according to claim 12, wherein the sucrose is 65 to 85g / L, tryptone is 8 to 12g / L, yeast extract is 4 to 6g / L, dipotassium phosphate is 4 to 6g / L, diammonium citrate is 4 to 6 g / L.



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