KR101611212B1 - 메탄균 생육저해 미생물 및 그 용도 - Google Patents

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    • Y02P60/22—Methane [CH4], e.g. from rice paddies

Abstract

본 발명은 메탄 생성균의 생육을 억제하는 락토바실러스 속 미생물에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 소 반추위 내의 메탄 생성균의 생육 억제능을 가지는 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP) 및 이를 유효성분으로 포함하는 메탄 생성균의 생육 억제 또는 메탄 생성 억제용 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)는 한우의 반추위에서 분리한 것으로 화학적인 방법을 사용하여 메탄 생성을 억제시키는 것에 비하여 인체나 동물에 해가 적고 안전하며, 메탄 생성균의 생장을 억제하여 메탄 생성의 원인을 근본적으로 감소시키므로, 그 효용가치가 매우 크고 다양한 메탄 저감 기술에 적용할 수 있다.

Description

메탄균 생육저해 미생물 및 그 용도{Microorganism Inhibiting Methane Producing Microorganism and Use therof}
본 발명은 메탄 생성균의 생육을 억제하는 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) 미생물에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 소 반추위 내의 메탄 생성균의 생육 억제능을 가지는 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP) 및 이를 유효성분으로 포함하는 메탄 생성균의 생육 억제 또는 메탄 생성 억제용 조성물에 관한 것이다.
메탄(CH4)은 지구온난화를 일으키는 주요 온실가스로, 대표적인 온실가스인 이산화탄소(CO2)에 비해 대기에서 머무르는 기간은 짧으나, 방사선을 흡수하는 능력이 더 탁월하여 두 가스의 동일량을 비교할 때 메탄이 이산화탄소의 20배 이상에 해당하는 온실효과를 보이는 것으로 추정된다(U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC, USA., EPA, 2010).
전 세계적으로 메탄 배출량의 약 60%가 인간의 활동에서 발생하며, 산업, 농업, 폐기물 관리 활동 등이 포함된다. 2010년 기준으로 전 세계에서 사육되고 있는 소의 수는 약 13억 마리로 이들 소로부터 1년간 약 1,105억 kg의 메탄가스가 방출되며, 이는 전 세계 메탄가스 배출량의 약 25%에 해당하는 것으로 소 이외의 모든 반추동물들이 발생시키는 메탄가스를 고려하면 전 세계 메탄가스 배출량의 37%를 차지하는 것으로 추정된다.
따라서 소와 같은 반추동물에서 발생되는 메탄의 원인 중 대부분을 차지하는 소화과정에서의 메탄 발생을 감소시키는 방안들이 마련되고 있으며, 그 중 장내 발효에 의한 메탄발생 저감기술 개발은 전 세계적으로 첨가제 개발과 사료개발의 두 방향에 집중되어 추진되고 있다.
반추 동물의 반추위 내 메탄 생성을 억제하기 위한 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫 번째 방법은 메탄생성의 전구 물질인 수소의 발생량을 제어하는 것으로, 일본 공개특허 2003-088301호 또는 일본 공표특허 2012-533320호는 수소를 이용할 수 있는 질산염이나 유산염 같은 화합물의 조성물을 개시하고 있고, 대한민국 공개특허 제 10-2011-0142063호는 환원적 초산 생성균인 프로테이니필리엄 아세타티게네스(Proteiniphilium acetatigenes) SROD1 (KCCM112119P)이라는 미생물을 이용하는 방법을 개시하고 있다. 또 다른 방법은 메탄생성 미생물을 제어하는 것으로, 대한민국 공개특허 특2002-0042866호는 메탄생성 미생물에 독성을 주는 항생제인 이오노포어 조성물을 개시하고 있고, 대한민국 공개특허 2014-0125327호는 항생제 활성을 갖는 오이추출물을 이용한 반추동물 메탄 저감용 사료첨가제를 개시하고 있다.
그러나, 과거에 많은 연구가 수행된 화학합성제는 세포에 필요한 산소의 공급이 부족하게 될 염려가 있고, 항생제 계통은 장기간 투여하는 경우 메탄 생성 미생물이 적응을 하여 메탄 생성 억제 효과가 감소한다는 문제점이 있다. 또한 상기의 화합물을 이용하는 것은 독성잔류와 같은 안정성의 문제와 반추위 내의 유용 미생물의 성장을 저하시키므로 사료 이용 효율이 저하되고 생산성이 약화되는 문제점이 있다. 또한 지금까지 국내에는 반추위 내의 우점 메탄 생성균인 수소이용 메탄균(hydrogenotrophic methanogen)의 순수분리/배양 기술이 확립되지 못하여 반추위 내 메탄 생성 우점균을 타겟으로 하는 메탄 생성 저해 물질을 선별하는 연구가 불가능하였으며, 혼합배양 형태의 혐기적 배양의 실험결과 또한 배양액 내의 다양한 미생물에 의해 일관된 결과를 도출하는데 문제가 있었다.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 반추동물의 반추위 내 신규 미생물인 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)를 분리하고, 상기 균주가 반추동물의 반추위 내에서 순수 분리 배양된 메탄 생성 우점균의 생육을 억제하는 것을 확인하고, 한우 반추위액에 상기 균주를 접종하였을 경우, 반추위액의 전체 메탄생성량이 대조군 대비 50% 수준의 감소를 보이는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 온실가스의 주요 원인인 메탄의 발생을 감소시키는 기술에 적용할 수 있는 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 미생물 또는 그 배양액을 유효성분으로 포함하는 메탄 생성을 억제시킬 수 있는 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반추 동물의 반추위 내 우점 메탄 생성균의 생육을 저해하는 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 미생물 또는 그 배양액을 포함하는 메탄 생성균의 생육 억제 또는 메탄 생성 억제용 조성물을 제공한다.
본 발명에 따르면, 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)는 한우의 반추위에서 분리한 것으로 화학적인 방법을 사용하여 메탄 생성을 억제시키는 것에 비하여 인체나 동물에 해가 적고 안전하며, 메탄 생성균의 생장을 억제하여 메탄 생성의 원인을 근본적으로 감소시키므로, 그 효용가치가 매우 크고 다양한 메탄 저감 기술에 적용할 수 있다.
도 1은 캐뉼러를 통하여 한우 반추위 내 루멘에서 시료를 채취하는 과정을 촬영한 사진이다.
도 2는 혐기적 상태를 유지하기 위하여 채취한 루멘의 시료를 담고 있는 실험용 병에 가스 및 환원제를 주입하는 과정을 촬영한 사진이다.
도 3은 채취한 루멘의 시료를 배양하는 절대 혐기성 배양 시스템을 촬영한 사진이다.
도 4는 부틸러버스토퍼(butyl rubber stopper)가 장착되어 있는 절대혐기성 미생물의 고체배양용 배양기를 나타낸 사진이다.
도 5는 메타노브레비박터 보비스코레아니 균주가 고체 배양된 플레이트상에서 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)가 처리된 페이퍼 디스크(paper disk) 주변으로 클리어 존이 생성된 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 한우 반추위액에 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)를 접종하여 반추위액의 전체 메탄생성량이 대조군 대비 50% 감소함을 보여주는 그래프를 나타낸 것이다.
본 발명에서는 온실가스 감축을 통하여 지구온난화를 개선하고자 메탄의 발생을 감소시키는 기술에 적용할 수 있는 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)를 선별하였다.
구체적으로, 본 발명자는 한우의 반추위액을 채취하여 절대혐기 배양한 후, 114주의 절대 혐기성 및 통성 혐기성 세균을 순수 분리하였고, 그 중 메탄 생성균의 생육 저해활성이 우수한 균주를 발견하게 되어 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주로 명명하였으며, 이를 2014년 11월 14일자로 한국생물자원센터(KCTC)에 기탁번호 KCTC 12725BP로 기탁하였다.
따라서, 본 발명은 일 관점에서, 소 반추위 내의 메탄 생성균의 생육을 억제하는 것을 특징으로 하는 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)는 반추 동물의 반추위 내에 존재하는 메탄 생성균의 생육을 억제함으로써 반추 동물의 반추위 내 메탄 생성을 억제하는 데 효과적이다.
본 발명에 있어서, 상기 소 반추위 내의 메탄 생성균은 메타노브레비박터 보비스코레아니(Methanobrevibacter boviskoreani)인 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 반추 동물은 기린과, 사슴과, 소과, 양과, 낙타과에 속하는 기린, 사슴, 소, 염소, 황소, 물소, 들고, 양, 낙타 등의 반추위가 있는 동물이라면 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 소이다.
본 발명에 있어서, 메탄은 반추 동물이 섭취한 사료가 반추위 내의 미생물에 의해 발효 및 분해된 후의 최종 산물 중 수소와 이산화탄소를 메탄 생성 미생물이 이용하여 반추위 내에 생성되는데, 생성된 메탄은 온실효과를 일으키는 주요 온실가스 중의 하나로, 반추 동물의 반추위 내의 메탄 생성을 억제시키는 것이 중요하다.
본 발명에 있어서, 상기 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)는 본 발명자에 의하여 한우의 반추위에서 순수 분리한 균이다.
본 발명은 반추동물의 반추위 내에 존재하는 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)가 반추동물의 반추위 내 우점균인 메탄생성균의 생육을 저해하여 메탄생성을 근본적으로 억제하는 기술에 관한 것으로 본 발명의 미생물 및 그 배양액을 유효성분으로 포함하는 물질을 반추동물에 투여 또는 급여함으로써 반추 동물의 반추위 내 메탄생성균의 생육을 제어하여 메탄 생성을 감소할 수 있다.
따라서, 본 발명은 다른 관점에서, 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP) 또는 그 배양액을 유효성분으로 포함하는 메탄 생성균의 생육 억제 또는 메탄생성 억제용 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 메탄 생성균의 생육 억제용 또는 메탄생성 억제용 조성물은 본 발명자에 의하여 새로이 발견된 상기 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP) 또는 그 배양액의 단일 종으로 사용될 수 있으며, 미생물이 2종 이상 혼합된 형태로도 사용될 수 있다. 미생물이 2종 이상 혼합된 경우는 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP) 외에 메탄 생성 억제능이 공지된 미생물로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 미생물을 포함할 수 있으나, 반드시 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 메탄 생성균의 생육 억제 또는 메탄 생성 억제용 조성물은 분말 또는 액상의 형태일 수 있으며, 형태는 특별히 한정되는 것은 아니며, 분말, 고형, 습윤 팰렛, 건조 팰렛, EP(extruder pellet) 등 어떠한 형태의 조성물이라도 무방하다.
본 발명의 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)는 반추동물의 반추위 내에서 분리한 것으로 메탄 저감을 목적으로 하는 화학적인 방법에 비하여 장기간 안전한 사용이 가능하며, 반추동물이 사료로부터 얻은 총에너지의 3~12%를 메탄 생성에 사용한다는 점을 고려할 때, 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP) 또는 그 배양액은 반추동물의 생장을 촉진하고 사료효율을 증가시키기 위한 목적으로 사료 첨가제로 사료에 혼합하여 급여함으로써 메탄생성을 억제할 수 있다.
따라서, 본 발명은 또 다른 관점에서, 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP) 또는 그 배양액을 유효성분으로 포함하는 메탄 저감용 사료첨가제에 관한 것이다.
본 발명의 사료첨가제는 상기 유효성분 이외에 약학적, 식품학적 또는 사료용으로 허용되는 공지의 담체 또는 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22균주(KCTC 12725BP) 또는 그 배양액은 사료첨가제로 사용하는 경우, 그대로 첨가하거나, 다른 사료 또는 사료 성분과 함께 사용될 수 있으며, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물은 한우 반추위 내 존재하는 균주로부터 유래하여 친환경적이며 안정성 면에서 별다른 문제가 없기 때문에 유효성분의 혼합양은 큰 제한없이 그의 사용 목적에 따라 적합하게 결정될 수 있다.
한편, 프로바이오틱스(probiotics)는 건강에 도움이 되는 장내 세균총 즉, 숙주의 건강에 이로움을 제공하는 살아있는 미생물 즉 생균을 의미한다. 일반적으로 프로바이오틱스는 요거트 등의 발효식품의 일부 또는 식이보충제로 소비된다. 프로바이오틱스로 알려진 미생물에는 락토바실러스(Lactobacillus), 비피도박테리움(Bifidobacterium), 락토코커스(Lactococcus), 엔테로코커스(Enterococcus), 스트렙토고커스(Streptococcus) 등이 있으며, 특히, 락토바실러스와 비피도박테리아 속의 유산균은 사람이나 동물의 장내 방어 장벽, 즉 위산과 담즙산염, 췌장 등에 내성이 있고 장점막에 부착하여 쉽게 군락을 형성할 수 있는 특징을 가지고 있는 무해한 균으로 알려져 있다.
따라서, 본 발명의 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)는 잘 알려진 프로바이틱스의 일종인 락토바실러스 속의 균주로서 메탄균 생성 억제능을 보이므로 메탄 생성균에 대한 프로바이오틱스 즉 생균제일 수 있다.
환경기초시설 및 각종 산업시설에서 배출되는 메탄 및 악취는 불쾌감 등의 심리적인 문제뿐만 아니라 사업장에서 근무하는 근로자나 주변 주민들의 건강에 직접적으로 해를 미치는 보건학적 문제를 유발시키며, 산업재해 및 생산효율 저하 등과 같은 경제적인 손실을 야키 시키고 있다. 특히, 최근 유기성 폐기물과 메탄 및 악취에 대한 문제가 사회적 문제로 대두되고 있다.
구체적으로, 혐기성 조건하에서 유기물은 미생물에 의해 분해되어 메탄과 이산화탄소로 최종 분해되며, 이러한 분해과정에서 황화수소, 메틸메르캅탄, 황화메틸, 이황화메틸 또는 암모니아 등의 악취를 발생하는 악취유발물질이 발생하게 된다.
본 발명의 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)는 혐기성 조건에서 메탄을 생성하는 균주의 생육을 억제하여 메탄생상을 억제하므로 상기와 같은 유기물의 미생물에 의한 분해가 진행되는 장소에 상기 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축물 및 상기 배양물의 건조물로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상을 유효성분으로 포함하는 조성물을 처리하여 유기물 분해과정에서의 메탄생성 및 악취유발을 억제할 수 있다.
따라서, 본 발명은 또 다른 관점에서, 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP) 또는 그 배양액을 처리 또는 급여하는 것을 특징으로 하는 메탄생성 억제방법에 관한 것이다.
상기 처리는 메탄 또는 악취가 발생하는 장소인 폐기물매립지, 쓰레기매립지, 폐수처리장, 분뇨처리장, 축산폐수처리장, 음식물쓰레기처리장, 석유화학제품제조공장, 생활하수처리장, 산업폐수처리장, 가축사육장, 식품가공공장, 페인트제조공장, 주물제공장, 석유정제 처리시설, 도살장, 비료 제조공장 또는 도장시설 등에 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP) 또는 그 배양액을 사용하여 메탄 발생균의 생육을 억제함으로써 메탄생성을 억제한다는 의미이며, 메탄 또는 악취가 발생하는 장소는 이에 제한되지는 않는다.
상기 급여는 상기 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP) 또는 그 배양액을 포함한 미생물 제제 또는 미생물 제제를 포함하는 축산용 사료를 반추 동물에 제공하여 반추 동물의 반추위 내 메탄 생성을 억제하는 것을 의미하며, 본 발명의 사료의 형태는 특별히 한정되는 것은 아니며, 분말사료, 고형사료, 습윤 펠렛 사료, 건조 펠렛 살료, EP(extruder pellet) 사료, 생균제(probiotics) 등 어떠한 사료라도 무방하다.
[실시예]
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1: 한우 반추위 내 의 시료 채취
한우에 캐뉼러를 시술하고, 이를 통하여 한우 반추위 내 루멘에서의 시료를 채취하고 절대혐기 시료 채취용 병으로 집어넣어 반추위액을 수집하였다(도 1).
수집된 반추위액의 절대혐기 상태를 유지하기 위하여 시료가 채취된 병 내부를 가스 치환용 설비를 이용하여 이산화탄소로 가스치환 하는 작업을 30분간 수행한 후, 가스치환 작업을 지속적으로 수행하면서 동시에 주사기를 이용하여 절대 혐기적으로 제조된 산소제거제(환원제)의 일종인 시스테인 10 mL 및 Na2S 10 mL을 가스치환 중인 반추위액이 수집된 절대혐기 시료 채취용 병으로 첨가하였다(도 2).
이와 같이 처리된 반추위액이 수집된 절대혐기 시료 채취용 병을 자체 제작한 부틸러버스타퍼로 옮기고 밀폐한 후 실험실로 운반하여 수집된 반추위액으로 공기가 절대로 들어가지 못하도록 하였다.
실시예 2: 한우 반추위 내 절대 혐기성 세균의 순수 분리
한우 반추위 내 절대 혐기성 세균의 순수 분리를 위하여 도 3과 도 4의 한국생명공학연구원 생체방어시스템연구센터 인체공생 극한미생물 연구팀에 설치된 절대혐기성 액체/고체 배지 제조 및 절대혐기성 미생물 배양장비를 이용하였다(도 3 및 도 4).
절대 혐기성 배양 시스템의 산소제거컬럼을 이용하여 배지 제조에 사용할 절대혐기 가스인 질소(N2), 수소(H2) 및 이산화탄소(CO2)에 존재하는 잔류산소를 제거하고, 가스 분주기를 이용하여 배지에 각각의 절대혐기 가스를 충전하여 배지 내에 존재하는 산소를 절대혐기 가스로 대체하여 산소를 제거시킨 후 고압 멸균하여 액체 또는 고체 배지를 제조하였다(도 3).
이렇게 절대혐기 상태로 제작된 고체 배지는 수소:이산화탄소의 비율이 80:20로 가스가 치환된 배지이며, 상기의 절대혐기적으로 수거한 반추위액이 산소에 오염되지 않도록 혐기챔버에서 원액 또는 절대혐기적으로 제조된 증류수로 희석한 액을 이 고체 배지에 도말하였다.
반추위액이 도말된 고체 배지는 본 실험실에서 자체 개발한 수소:이산화탄소의 비율을 80:20으로 가스 치환한 수소 가압형 절대혐기 자(Jar)에 넣고(도 4) 수소:이산화탄소의 비율이 80:20인 가스를 3기압으로 가압하여 37℃에서 배양하였다. 배양 중 절대혐기 상태를 유지하기 위하여 산소제거제인 파라디움 100g를 상기 절대혐기 자(Jar) 안에 넣었으며, 배양 후 형성되는 미생물군집 단일 콜로니를 순수 분리하였다.
분리된 반추위 내 미생물 콜로니는 순수 분리 작업을 최소 3회 이상 지속적으로 수행하여 완벽하게 순수한 미생물을 분리하였으며, 16S rRNA의 유니버설 프라이머(universal primer)인 27F(5＇-AGAGTTTGATCMTGGCTCAG-3＇; 서열번호 1)와 1492R(5＇-GGTTACCTTGTTACGACTT-3＇; 서열번호 2)을 이용한 콜로니 PCR 작업을 수행하여 16S rRNA 유전자를 증폭하였다.
분리된 반추위 내 미생물의 증폭된 16S rRNA 유전자는 바이오팩트에 염기서열 분석을 의뢰하였고, 분석된 염기서열은 NCBI 및 EZtaxon 등의 데이터베이스를 통해서 기존 분리 및 보고된 미생물의 16S rRNA 유전자 서열과 비교함으로써 분리된 반추위 내 미생물을 동정하고 신규성을 확인하였다.
최종적으로 한우 루멘에서 8종의 메탄균과 60종의 혐기성 세균으로 구성된 총 300주의 순수 균주를 분리하였다(표1).
한우 반추위액으로부터 절대 혐기성 세균 순수분리 결과
종명 분리개수 16S rRNA유전자유사성(%)
Acinetobacter schindleri HR7 1 98.13
Alkaliphilus crotonatoxidans B11-2(T) 6 82.597
Bacillus aerius 24K(T) 1 99.369
Bacillus licheniformis ATCC 14580(T) 2 98.745
Brevibacterium luteolum CF87(T) HR1 1 100
Butyrivibrio hungatei JK 615(T) 1 97.484
Carnobacterium inhibens HR30 1 99.87
Clostridium schirmacherense AP15(T) 5 100
Clostridium xylanolyticum ATCC 49623(T) 1 98.991
Cohnella phaseoli HR27 1 99.87
Corynebacterium lactis HR23 1 99.46
Corynebacterium vitaeruminis HR6 4 99.87
Lactobacillus sp . HR22 3 99.87
Methanobrevibacter gottschalkii HO(T) 1 98.949
Methanobrevibacter millerae ZA-10(T) 31 98.978
Methanobrevibacter olleyae KM1H5-1P(T) 12 99.269
Methanobrevibacter ruminantium M1(T) 2 99.285
Methanobrevibacter smithii PS (T) 2 100
Methanobrevibacter woesei SH (T) 1 100
Methanobrevibacter thaueri CW(T) 1 97.988
Methanobrevibacter boviskoreanii JH1 (T) 52 100
Ochrobactrum daejeonense HR12 1 99.06
Oribacterium sinus AIP 354.02(T) 1 95.094
Paenibacillus barengoltzii SAFN-016(T) 1 99.622
Parabacteroides goldsteinii WAL 12034(T) 1 94.366
Petrimonas sulfuriphila BN3(T) 6 94.486
Prevotella heparinolytica ATCC 35895(T) 2 98.212
Prevotella melaninogenica ATCC 25845(T) 1 93.552
Prevotella oris ATCC 33573(T) 1 91.403
Prevotella ruminicola Bryant 23(T) 9 99.875
Pseudobutyrivibrio ruminis DSM 9787(T) 2 97.348
Pseudomonas salomonii CFBP 2022(T) 1 93.79
Ruminobacter amylophilus DSM 1361(T) 1 99.874
Ruminococcus bromii ATCC 27255(T) 6 95.712
Succinivibrio dextrinosolvens DSM 3072(T) 4 99.829
Treponema zioleckii kT(T) 2 89.447
기타 균주 > 150
총 분리 균주 수 > 300
실시예 3: 메탄 생성균 저해 물질 선별
실시예 2에서 분리한 반추위 분리 미생물들을 각각 100 mL 이상 액체 배양하고 배양액들 중 0.1 mL을 페이퍼 디스크에 흡착시킨 후, 한우 반추위 내 우점으로 존재하는 메타노브레비박터 보비스코레아니 균주를 도말한 고체 배지 위에 올려 혐기상태에서 배양하였다. 이들 가운데 클리어 존3이 형성된 미생물 배양액 처리군을 확인하여 메타노브레비박터 보비스코레아니 균주 생육 저해 미생물을 일차적으로 선별하였다.
메타노브레비박터 보비스코레아니 균주 생육 저해활성을 보이는 균주를 3주 확인하였으며, 이는 모두 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.)의 균주이며, 16S rRNA 유전자 염기서열 분석 결과가 3주 모두 동일하였다. 이들 중 대표균주를 선정하고 이를 HR22라 명명하였다.
선별균주의 활성을 재확인하기 위하여 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주의 배양액 10 mL을 동결건조하고 이를 절대혐기적으로 제조된 증류수 0.1 mL에 다시 녹여 이를 페이퍼 디스크에 흡착시킨 후, 한우 반추위 내 우점으로 존재하는 메타노브레비박터 보비스코레아니 균주를 도말한 고체 배지 위에 올려 혐기상태에서 배양하였다.
도 5에 나타난 바와 같이, 메타노브레비박터 보비스코레아니 균주가 도말된 고체 배지 위의 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)를 처리한 페이퍼 디스크 주변으로 넓게 클리어 존이 형성되는 것을 확인하였으며, 이는 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP)에 의해 한우 반추위 내 우점균인 메타노브레비박터 보비스코레아니 균주의 생육이 억제된다는 것을 나타낸다.
도 6에서 나타난 바와 같이 한우 반추위액에 상기 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주를 5%(v/v) 접종하였을 경우 대조군에 비해 50% 수준의 전체 메탄생성량이 감소함을 GC 분석을 통해 확인하였으며, 이는 기존에 프로바이오틱으로 식약처에서 허가한 락토바실러스 균주들과 비교실험하였을 경우 기존 균주에서는 효과가 없거나 미미한 것과 비교하여 상당량의 메탄 저감 효과가 있음을 추가로 확인하여, 본 발명을 통해 완성된 상기 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주가 반추위 내의 메탄생육 및 메탄생성을 특이적으로 저해할 수 있음을 나타내었다.
따라서, 본 발명의 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP) 및 그 배양액은 한우 반추위 내의 메탄 생성균의 생육을 억제하므로, 메탄 생성균의 생육 억제용 또는 메탄 생성 억제용 조성물로 활용가능하며, 사료 첨가제로 사료에 혼합하여 반추동물에 급여할 수 있음을 확인하였다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
한국생명공학연구원 KCTC12725BP 20141114
<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Microorganism Inhibiting Methane Producing Microorganism and Use therof <130> PN15294 <160> 2 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 27F <400> 1 agagtttgat cmtggctcag 20 <210> 2 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 1492R <400> 2 ggttaccttg ttacgactt 19

Claims (6)

  1. 메타노브레비박터 보비스코레아니(Methanobrevibacter boviskoreani) 균주의 생육을 억제하는 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP).
  2. 삭제
  3. 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP) 또는 그 배양액을 유효성분으로 포함하는 메타노브레비박터 보비스코레아니(Methanobrevibacter boviskoreani) 균주의 생육 억제용 조성물.
  4. 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP) 또는 그 배양액을 유효성분으로 포함하는 메탄 생성 억제용 조성물.
  5. 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP) 또는 그 배양액을 유효성분으로 포함하는 메탄 저감용 사료첨가제.
  6. 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) HR22 균주(KCTC 12725BP) 또는 그 배양액을 처리 또는 급여하는 것을 특징으로 하는 메탄생성 억제방법.
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KR101911465B1 (ko) 2016-11-25 2018-10-24 전북대학교 산학협력단 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물 및 이의 제조방법
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