KR102050338B1 - Mass culture method for antimicrobial strain - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해양유래의 미생물과 미생물 대사산물을 이용한 고 기능성 활성물질을 안정적이고 효과적으로 배양 및 생산할 수 있는 항균 활성 균주의 대량 배양방법을 제공한다. The present invention provides a method for mass culturing of antimicrobial active strains capable of reliably and effectively culturing and producing highly functional active substances using marine-derived microorganisms and microbial metabolites.

Description

항균 활성 균주 대량 배양방법{Mass culture method for antimicrobial strain}Mass culture method for antimicrobial strain

본 발명은 균주 대량 배양방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 항균 활성 균주 대량 배양방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for mass culturing strains, and more particularly, to a method for mass culturing antimicrobial active strains.

지금까지 천연물질로부터 생리활성을 가진 천연물질의 연구는 주로 육상 자원을 대상으로 하여 왔지만 다년간의 연구를 통하여 새로운 원천이 고갈되는 양상을 보여 경제성이 떨어지고 있는 추세이다. 이에 선진국들은 해양 미생물 유래 천연물에 집중적인 연구를 하고 있으며 그 결과 현재까지 해양생물에서 약 5500여종의 신물질이 개발되었다. 이들은 의약품, 건강보조제, 화장품 등으로 경쟁적으로 개발되고 있으며 의약품 용도로 약 40여 물질이 특허를 내었으며 그 중 5종이 상품으로 개발 중이다. 현재 해양학자들은 새로운 해양 미생물을 찾는데 열중하고 있으며, 해양 유래의 새로운 구조들을 가진 천연물질들을 생산하는 미생물 개발에 열중하고 있다. 해양 유래 미생물의 천연물질 개발은 범세계적이며, 최근 세계적인 제약사들이 화학기반의 항생제 분야에서 생물유래 물질로의 전환 및 미생물을 이용하거나 그의 대사산물을 이용한 항균제 시장 진출 전략을 강화하는 움직임을 보이고 있다. 특히 창조기술을 통한 국가 발전에 기초를 다지려는 현재 정부 정책의 핵심 추세에 동참하여 차세대 해양미생물 유래 항균 활성물질 및 그를 함유 사료 첨가제의 개발은 수산 기술 분야에서의 선도 기술의 확보하는 계기가 될 것으로 보인다. Until now, research on natural materials with physiological activity from natural materials has been mainly conducted on land resources, but economic trends are declining due to the depletion of new sources through many years of research. The developed countries are intensively researching natural products derived from marine microorganisms. As a result, about 5500 new substances have been developed in marine organisms. They are being developed competitively as medicines, health supplements, cosmetics, etc., and about 40 substances have been patented for pharmaceutical use, and five of them are being developed as products. Currently oceanologists are keen on finding new marine microbes and developing microbes that produce natural materials with new structures from the ocean. The development of natural materials for marine-derived microorganisms is global, and recently, global pharmaceutical companies are moving to chemical-based antibiotics and strengthening their strategies to enter bio-derived materials and to enter the antimicrobial market using microorganisms or their metabolites. In particular, the development of the next generation of marine microorganism-based antimicrobial active substances and feed additives containing them will be an opportunity to secure leading technologies in the fisheries technology field by joining the core trend of the current government policy to lay the foundation for national development through creative technology. see.

한편, 지구온난화에 따른 기후변화로 어류의 질병이 크게 증가하고 있다. 어류의 질병은 환경과 병원체, 항병력의 균형이 파괴되면서 발생하는데, 질병에 의한 양식 폐사율이 급격히 증가되고 있는 실정이다. 예컨대, 넙치의 경우 Vibrio anguillarum, Vibrio harvevi, Edwardsiella tarda, Streptococcus iniae등의 세균성 질병에 의한 피해는 증가하는 추세로, 단적인 수치로 보면 입식량은 매년 약 1억 2천마리이지만, 질병 및 자연재해에 의한 폐사량은 4천 8백만마리로 폐사율은 40%에 육박하며, 제주 넙치 양식장을 대상으로 한 현장조사에서는 2009년 넙치 생산량과 전체 세균감염율, 폐사율 등을 근거로 추정하면 경제적인 피해가 연간 100억원의 피해가 발생하고 있다. 따라서 넙치의 세균성 질병의 예방과 성장을 촉진시키기 위해 항생제가 아닌 대체 물질의 필요성이 대두되고 있다. 항생제는 사용의 편리성, 치료의 효과성 등의 장점이 있지만. 내성균 발생이나 항균 물질의 체내 잔류와 같은 문제점을 가지고 있다. 따라서 양식 어류에 발생하는 질병을 억제하고 어체의 건강을 유지시키기 위한 프로바이오틱스(probiotics) 개발에 관심이 집중되어 많은 연구들이 진행되어 왔다. 특히 Lactobacillus plantarum, Bacillus coagulansBacillus subtilis와 같은 바실러스 속 균주로부터 항균성, 항곰팡이성, 항바이러스성 물질을 생산하는 비병원성세균을 탐색하여 양식장에 적용하기 위해 노력해왔고 사료첨가제용으로 현재 사용되고 있는 미생물 생균제의 제품은 꾸준히 개발되고 있지만, 아직까지 항균성 효과에 대한 미흡으로 시장에서 크게 주목받고 있지 못하여 새로운 해양유래의 미생물과 미생물 대사산물을 이용한 항균성 물질을 이용한 제제의 개발이 시급한 실정이고 비효율적 생산으로 인해 항생제 시장을 대체하고 있지 못하고 있다. 이와 관련하여 대한민국 등록특허 제0230527호는 김치에서 분리한 스포로락토바실러스 K9, 상기 균의 대량배양 방법 및 이를 이용한 제품에 대해 개시하고 있다. On the other hand, due to climate change caused by global warming, fish diseases are increasing significantly. Fish disease occurs when the balance of environment, pathogens, and anti-medical forces is broken, and the mortality rate from disease is rapidly increasing. For example, in the case of flounder, the damage caused by bacterial diseases such as Vibrio anguillarum, Vibrio harvevi, Edwardsiella tarda, Streptococcus iniae, etc. is increasing. The total amount is 48 million and the mortality rate is close to 40%. In the field survey of the flounder farms in Jeju, economic damage was estimated at 10 billion won annually based on 2009 flounder production, total bacterial infection rate and mortality rate. Damage is occurring. Therefore, the need for alternative antibiotics, rather than antibiotics, to promote the prevention and growth of bacterial diseases of flounder. Although antibiotics have advantages such as ease of use and effectiveness of treatment. Problems such as the generation of resistant bacteria and the retention of antibacterial substances in the body. Therefore, much research has been focused on the development of probiotics to suppress diseases occurring in aquaculture fish and to maintain the health of fish. In particular, we have been searching for non-pathogenic bacteria that produce antimicrobial, antifungal and antiviral substances from Bacillus sp. Such as Lactobacillus plantarum, Bacillus coagulans and Bacillus subtilis . The product is being developed steadily, but it has not received much attention in the market due to the lack of antimicrobial effect. Therefore, it is urgent to develop a formulation using antimicrobial materials using new marine-derived microorganisms and microbial metabolites. It is not replacing. In this regard, Republic of Korea Patent No. 0230527 discloses Sporolactobacilli K9 isolated from Kimchi, a mass culture method of the bacteria and products using the same.

그러나 상기 선행기술의 경우, 바실러스속 균주의 대량 배양을 위한 최적의 배지조성을 제공하는 것도 아니고 특히 산업적 이용을 위한 대량 배양공정에는 부적합하다. However, in the case of the prior art, it does not provide an optimal medium composition for mass cultivation of Bacillus strains, but is not particularly suitable for mass culturing processes for industrial use.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 경제적이고 효율적인 해양 유래 미생물 항균 활성 균주의 대량 배양방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention has been made to solve various problems including the above problems, and an object of the present invention is to provide an economical and efficient mass cultivation method of marine microbial antimicrobial active strains. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.

본 발명의 일 관점에 따르면, 항균성 바실러스속 균주를 탄소원 1.2 내지 2.8 중량% 및 질소원 2.0 내지 3.8 중량%를 포함하는 배양용 배지에 접종한 후 온도 28 ~ 32℃, pH 6.5 ~ 7.5, 공기 주입량 0.3 ~ 0.7 vvm, 및 교반속도 50 ~ 150 rpm의 배양조건으로 50 내지 96 시간동안 배양하는 것을 특징으로 하는, 상기 항균성 바실러스속 균주의 항균활성 강화 대량 배양방법이 제공된다. According to an aspect of the present invention, after inoculating the antibacterial Bacillus strain in a culture medium containing 1.2 to 2.8% by weight of carbon source and 2.0 to 3.8% by weight of nitrogen source temperature 28 ~ 32 ℃, pH 6.5 ~ 7.5, air injection amount 0.3 ~ 0.7 vvm, and characterized in that the incubation for 50 to 96 hours at the culturing conditions of 50 to 150 rpm, the antimicrobial activity enhanced mass culture method of the antibacterial Bacillus strain is provided.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 생산 단가 감소로 인해 경제적이고 항균물질 생산도 안정적인 항균 활성 균주의 대량 배양효과를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention made as described above, due to the reduction in production cost, economical and antimicrobial material production can also implement a mass culture effect of stable antimicrobial active strains. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 해양 유래 미생물 바실러스속(Bacillus sp.) 균주의 평판배지 및 앰플 사진이다.
도 2는 탄소원의 종류에 따른 바실러스속(Bacillus sp.) 균주의 균밀도(막대 그래프) 및 항균능력(선 그래프)을 분석한 그래프이다.
도 3은 질소원의 종류에 따른 바실러스속(Bacillus sp.) 균주의 균밀도(막대 그래프) 및 항균능력(선 그래프)을 분석한 그래프이다.
도 4는 탄소원의 함량에 따른 바실러스속(Bacillus sp.) 균주의 균밀도(막대 그래프) 및 항균능력(선 그래프)을 분석한 그래프이다.
도 5는 질소원의 함량에 따른 바실러스속(Bacillus sp.) 균주의 균밀도(막대 그래프) 및 항균능력(선 그래프)을 분석한 그래프이다.
도 6은 바실러스속(Bacillus sp.) 균주의 대량배양의 조건 확립을 위해 사용된 30L Jar fermentor(발효기)의 모습을 나타내는 사진이다.
도 7은 온도 조절에 따른 바실러스속(Bacillus sp.) 균주의 균밀도(막대 그래프) 및 항균능력(선 그래프)을 분석한 그래프이다.
도 8은 초기 pH 조절에 따른 바실러스속(Bacillus sp.) 균주의 균밀도(막대 그래프) 및 항균능력(선 그래프)을 분석한 그래프이다.
도 9는 공기 주입량에 따른 바실러스속(Bacillus sp.) 균주의 균밀도(막대 그래프) 및 항균능력(선 그래프)을 분석한 그래프이다.
도 10은 교반속도에 따른 바실러스속(Bacillus sp.) 균주의 균밀도(막대 그래프) 및 항균능력(선 그래프)을 분석한 그래프이다.
도 11은 탄소원 함량에 따른 crude surfactin의 생산량을 분석한 그래프이다.
도 12는 배지 내 용존산소량에 따른 crude bacillomycin의 생산량을 분석한 그래프이다.
도 13은 20KL의 파일럿 플랜트에서 생산된 crude surfactin의 함량을 분석한 그래프이다.
도 14는 용존산소량 조절에 따른 바실러스속(Bacillus sp.) 균주의 물질생산량을 분석한 그래프이다.
도 15는 Fe+2 이온 추가에 따른 Crude surfactin의 생산량을 분석한 그래프이다.
도 16은 Fe+2 이온 추가에 따른 균밀도 및 항균물질의 생산량을 분석한 그래프이다.
도 17은 해양 유래 미생물 바실러스속(Bacillus sp.) 균주의 대량배양공정 및 원료 생산 체계 모식도이다.
1 is a plate medium and ampoule photograph of marine microorganism Bacillus sp .
Figure 2 is a graph analyzing the bacterium density (bar graph) and antimicrobial capacity (line graph) of Bacillus sp .
3 is a graph analyzing the bacterium density (bar graph) and antimicrobial activity (line graph) of Bacillus sp. Strain according to the type of nitrogen source.
Figure 4 is a graph analyzing the bacterial density (bar graph) and antimicrobial capacity (line graph) of Bacillus sp. ( Bacillus sp. ) Strain according to the content of the carbon source.
5 is a graph analyzing the bacterium density (bar graph) and antimicrobial capacity (line graph) of Bacillus sp .
Figure 6 is a photograph showing the appearance of 30L Jar fermentor (fermenter) used to establish the conditions of mass culture of Bacillus sp .
7 is a graph analyzing the bacterium density (bar graph) and antimicrobial activity (line graph) of Bacillus sp .
8 is a graph analyzing the bacterial density (bar graph) and antimicrobial activity (line graph) of Bacillus sp .
9 is a graph analyzing the bacterium density (bar graph) and antimicrobial activity (line graph) of Bacillus sp .
10 is a graph analyzing the bacterium density (bar graph) and antibacterial activity (line graph) of Bacillus sp .
11 is a graph analyzing the production amount of crude surfactin according to the carbon source content.
12 is a graph analyzing the yield of crude bacillomycin according to the amount of dissolved oxygen in the medium.
Figure 13 is a graph analyzing the content of crude surfactin produced in a pilot plant of 20KL.
Figure 14 is a graph analyzing the mass production of the Bacillus sp. ( Bacillus sp. ) Strain according to the amount of dissolved oxygen.
15 is a graph analyzing the production amount of Crude surfactin according to the addition of Fe +2 ion.
Figure 16 is a graph analyzing the production of the bacterial density and the antimicrobial material according to the addition of Fe +2 ions.
Figure 17 is a schematic diagram of the mass production process and raw material production system of marine microorganism Bacillus sp .

용어의 정의:Definition of Terms:

본 문서에서 사용되는 용어 "프로바이오틱스(probiotics)"는 장에 도달해 젖산을 생성하고 유해균은 생육할 수 없으며 유익균이 증가할 수 있도록 산성으로 변화시켜 주는 살아있는 균을 말한다. 젖산으로 다른 탄수화물과 설탕으로 전환할 수 있기 때문에 오랫동안 식품산업에서 사용되어져 왔다. 최근 들어 국내 양식장에서 어류의 질병 방지를 위해 다량으로 사용되는 항생제의 내성균 발생이나 항균 물질의 체내 잔류와 같은 문제점을 해결할 수 있는 사료첨가제 또는 항균제에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. As used herein, the term "probiotics" refers to living organisms that reach the intestine to produce lactic acid and to produce acidic bacteria that can not grow, harmful bacteria can grow. It has long been used in the food industry because it can be converted to other carbohydrates and sugars by lactic acid. Recently, research is actively conducted on feed additives or antimicrobial agents that can solve problems such as the occurrence of resistant bacteria of antibiotics used in large quantities to prevent disease of fish in fish farms and the retention of antimicrobial substances in the body.

본 문서에서 사용되는 용어 "파일럿 플랜트(pilot plant)"는 새로운 공법(工法)이나 신제품을 도입하기 전에 시험적으로 건설하는 소규모 설비를 말하는 것으로 새로운 공법이나 신제품을 도입함에 있어, 본격적인 설비(커머셜 플랜트)를 건설하기 위한 준비단계로 건설되는 소규모의 시험적인 설비이다. As used herein, the term "pilot plant" refers to a small plant that is being constructed experimentally before a new process or new product is introduced. It is a small test facility constructed in preparation for the construction of).

본 문서에서 사용되는 용어 "바실로마이신(bacillomycin)"은 고초균 Bacillus subtilis의 배양액에서 산성 침전, 에탄올 추출로 분리되는 항진균물질로 분자량 약 1,000의 무색 미세 결정이며 약한 산성의 비리보솜 계열의 환형 폴리펩티드이다. 바실로마이신은 하기의 구조식 1의 구조를 갖는다:As used herein, the term "bacillomycin" is an antifungal substance isolated by acidic precipitation and ethanol extraction from Bacillus subtilis subtilis culture. It is a colorless microcrystal with a molecular weight of about 1,000 and is a weakly acidic, nonribosomal cyclic polypeptide. . Basillomycin has the structure of Formula 1:

Figure 112018047791876-pat00001
Figure 112018047791876-pat00001

(구조식 1)(Formula 1)

본 문서에서 사용되는 용어 "서팩틴(surfactin)"은 항생제로 흔히 사용되는 매우 강력한 계면활성제로 세균성 환형 지질펩타이드(bacterial cyclic lipopeptide)이고 그람 양성균인 Bacillus subtilis가 생산하는 항진균물질이다. 상기 계면활성제는 항균성, 항바이러스성, 항진균성, 항마이코 플라즈마 및 용혈성 활성과 같은 효과적인 특성을 나타내는 것으로 밝혀졌다As used herein, the term "surfactin" is a very powerful surfactant commonly used as an antibiotic and is an antifungal substance produced by the bacterial cyclic lipopeptide and the Gram-positive bacterium Bacillus subtilis . The surfactants have been shown to exhibit effective properties such as antimicrobial, antiviral, antifungal, antimycoplasma and hemolytic activity.

발명의 상세한 설명:Detailed description of the invention:

본 발명의 일 관점에 따르면, 항균성 바실러스속 균주를 탄소원 1.2 내지 2.8 중량% 및 질소원 2.0 내지 3.8 중량%를 포함하는 배양용 배지에 접종한 후 온도 28 ~ 32℃, pH 6.5 ~ 7.5, 공기 주입량 0.3 ~ 0.7 vvm, 및 교반속도 50 ~ 150 rpm의 배양조건으로 50 내지 96 시간동안 배양하는 것을 특징으로 하는, 상기 항균성 바실러스속 균주의 항균활성 강화 대량 배양방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, after inoculating the antibacterial Bacillus strain in a culture medium containing 1.2 to 2.8% by weight of carbon source and 2.0 to 3.8% by weight of nitrogen source temperature 28 ~ 32 ℃, pH 6.5 ~ 7.5, air injection amount 0.3 ~ 0.7 vvm, and characterized in that the incubation for 50 to 96 hours at the culturing conditions of 50 to 150 rpm, the antimicrobial activity enhanced mass culture method of the antibacterial Bacillus strain is provided.

상기 대량 배양방법에 있어서, 상기 항균성 바실러스속 균주는 바실러스속(Bacillus sp.) SW 1-1 균주(KCCM 11517P) 또는 바실러스속(Bacillus sp.) 2-4 균주(KCCM 11107P)일 수 있다.In the mass culture method, the antibacterial Bacillus strain may be Bacillus ( Bacillus sp.) SW 1-1 strain (KCCM 11517P) or Bacillus ( Bacillus sp.) 2-4 strain (KCCM 11107P).

상기 대량 배양방법에 있어서, 상기 배양용 배지는 글루코스 1 ~ 2 중량부, 카제인 가수분해물 0.1 ~ 1 중량부, 효모 추출물 0.1 ~ 1 중량부, 대두박 2 ~ 3 중량부, 2 인산칼륨 0.05 ~ 0.5, 염화나트륨 0.1 ~ 2 중량부, 황산암모늄 0.05 ~ 0.5 중량부, 염화칼슘 0.05 ~ 0.5 중량부, 황산마그네슘 0.01 ~ 0.1 중량부 및 황산망간 0.0005 ~ 0.005 중량부를 포함할 수 있다. In the mass culture method, the culture medium is 1 to 2 parts by weight of glucose, 0.1 to 1 parts by weight of casein hydrolyzate, 0.1 to 1 parts by weight of yeast extract, 2 to 3 parts by weight of soybean meal, potassium diphosphate 0.05 to 0.5, 0.1 to 2 parts by weight of sodium chloride, 0.05 to 0.5 parts by weight of ammonium sulfate, 0.05 to 0.5 parts by weight of calcium chloride, 0.01 to 0.1 parts by weight of magnesium sulfate, and 0.0005 to 0.005 parts by weight of manganese sulfate.

상기 대량 배양방법에 있어서, 질소원은 효모 추출물(yeast extract)일 수 있고 상기 배양용 배지는 Fe2+ 이온 3 ~ 5 mM을 추가로 포함할 수 있으며 용존산소량은 15 ~ 25 %로 유지하여 배양할 수 있다. In the mass culture method, the nitrogen source may be a yeast extract (yeast extract) and the culture medium may further include 3 to 5 mM Fe 2+ ions and the dissolved oxygen content to be maintained at 15 to 25% Can be.

한국의 양식 산업 중 제주도에서 생산되는 양식 넙치 생산량은 2만톤을 상회하고 전라도 완도를 중심으로 생산되는 양식 넙치는 1만톤 정도로 국내 수산물 생산에 상당한 비중을 차지하고 있는데 넙치의 경우 육상수조식 양식으로 깨끗하고 안정된 수온을 유지하는 지하수를 이용하여 계절에 관계없이 연중 많은 양의 종묘생산 및 사육이 가능해 짧은 기간에 급격히 발달해 왔다. 그러나 양식장이 증가하고 장기간 양식이 이루어지면서 질병 또한 증가하고 있으며. 특히 최근 세균성 질병인 Vibrio anguillarum, Vibrio harvevi, Edwardsiella tarda, Streptococcus iniae등 이 증가하고 있으며, 넙치의 치어에서부터 성어에 이르기까지 광범위하게 나타나 대량 폐사를 유발하기 때문에 넙치 어업 생산성 증진에 커다란 위험 요인으로 대두되고 있다. 최근 세균성 질병에 감염된 넙치들이 일년 내내 발생하면서 그 피해량도 해마다 증가하는 추세에 있지만, 현재까지는 전혀 유효한 제어 대책이 없는 실정이고 최근 백신 등이 개발되었지만. 경제적인 측면에서 사용빈도가 그리 크지가 않다.The production of aquaculture flounder produced in Jeju is more than 20,000 tons in Korea and about 10,000 tons of aquaculture flounder produced mainly in Wando, Jeolla-do. The flounder is clean and stable in the land-based aquaculture. The groundwater, which maintains the water temperature, is capable of producing and raising large quantities of seedlings throughout the year regardless of the season. However, with the increase of farms and long-term farming, the disease is also increasing. In particular, bacterial diseases such as Vibrio anguillarum, Vibrio harvevi, Edwardsiella tarda, Streptococcus iniae, etc., are increasing recently , and they appear as a major risk factor for improving the productivity of flounder because it is widespread and causes massive mortality from flounder fry. have. Recently, flounders infected with bacterial diseases occur throughout the year, and the damage is increasing year by year. However, until now, there are no effective control measures, and vaccines have recently been developed. In terms of economics, the frequency of use is not very high.

국내 양식장에서 세균성 질병을 치료하기 위하여 다량의 항생제를 사용하고 있으며, 이중 옥시테트라사이클린이 전체 74%를 차지하고 있다. 하지만 오랜기간 항생제의 과다 사용으로 인해 휴약기간 및 적정 사용 농도를 지켜 왔음에도 불구하고 전체 어종의 80% 이상이 항생제에 대한 내성을 보이고 있고 항생제 내성균이 양식장 외부로 유출됨으로써 근해에 서식하는 해양미생물 및 근해 양식장에서도 내성균의 출현이 빈번하고 있는 상황에서 양식어류에 질병을 일으키는 세균병에 대한 항생제의 대체물질로 친환경적인 프로바이오틱스(probiotics)의 개발에 관심이 집중되어 많은 연구들이 진행되어 왔으나 프로바이오틱스는 미생물제로서 양식어에 미치는 영향이 명확하지 못하고, 많은 양을 꾸준히 먹여야 하는 비효율성을 가지고 있어 아직, 항생제 시장을 대체하고 있지는 못하고 있다.In Korea, a large number of antibiotics are used to treat bacterial diseases, of which oxytetracycline accounts for 74%. However, despite the long period of drug use and proper concentration due to the overuse of antibiotics, over 80% of all fish species are resistant to antibiotics, and antibiotic-resistant bacteria are released to the outside of the farm, In the offshore farms, with the occurrence of resistant bacteria, many studies have been focused on the development of eco-friendly probiotics as an alternative to antibiotics for bacterial diseases that cause diseases in farmed fish. The impact on farmed fish is not clear and the inefficiency of feeding large quantities is not enough to replace the antibiotic market yet.

본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 인식하여 예의노력한 결과, 해양유래의 미생물과 미생물 대사산물을 이용한 고 기능성 활성물질을 안정적이고 효과적으로 배양 및 생산할 수 있는 항균 활성 균주 대량 배양방법을 개발하였다. The present inventors have developed the antimicrobial active strain mass culture method that can cultivate and produce stable and effective high functional active materials using marine-derived microorganisms and microbial metabolites as a result of recognizing the above problems.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms, and the following embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, the scope of the invention to those skilled in the art It is provided to inform you completely.

실시예 1: 해양 유래 미생물의 산업배지 조성 확립 Example 1 Establishment of Industrial Medium Composition of Marine-derived Microorganisms

해양 유래 미생물 바실러스속 SW 1-1(KCCM 11517P)의 액체배양을 위한 최적 산업 배양배지를 조사하기 위하여 예비 실험결과를 토대로 30L Jar 발효기(fermentor)에서 탄소원, 질소원 및 무기염류를 조사하였고 배양 후 균의 수율(cfu/ml), 길항능력을 기준으로 각 배지성분을 선정하였다.In order to investigate the optimum industrial culture medium for liquid culture of marine microorganism Bacillus SW 1-1 (KCCM 11517P), carbon source, nitrogen source and inorganic salts were investigated in 30L Jar fermentor based on preliminary experimental results. The media components were selected based on yield (cfu / ml) and antagonistic ability.

1-1: 해양 유래 미생물의 보관 및 배양 1-1: Storage and Cultivation of Marine-derived Microorganisms

본 발명에 사용된 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P)는 국립수산과학원을 통해 기술이전 받아 산업배지를 이용에 따른 대량배양을 통한 산업화 가능성을 확인하기 위해 사용하였다. 균주 보관용 배지는 TSA(tryptic soy agar) 플레이트 평판 고체배지를 사용하였고 상기 평판 고체배지에 균을 접종하여 항온 배양기에서 30℃, 24시간 조건으로 배양한 후 냉장보관하여 사용하였으며 2주마다 TSA 평판고체배지에 계대배양(subculture)하여 사용하였다. 종균용 균주는 500 ml 삼각플라스크에 TSB(typtic soy broth)배지 100 ml을 멸균하여 30℃, 120 rpm 및 6시간의 조건으로 진탕배양(shaked culture)하여 사용하였다. 또한 균주의 장기보관을 위해 TSB 배지에 24시간 배양된 배양액을 동결보존제인 멸균된 스킨밀크와 1:1로 혼합하여 -80℃에서 보관하여 사용하였다(도 1). Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P) used in the present invention was used to confirm the possibility of industrialization through mass culture according to the use of industrial medium received technology transfer through the National Fisheries Research and Development Institute. The medium for strain storage was TSA (tryptic soy agar) plate solid medium, inoculated with the bacteria on the plate solid medium and incubated at 30 ℃, 24 hours in a constant temperature incubator and used for refrigeration and TSA plate every two weeks. Subcultures were used on solid media. The spawn strain was used by sterilizing 100 ml of TSB (typtic soy broth) medium in a 500 ml Erlenmeyer flask and shaking culture at 30 ° C., 120 rpm and 6 hours. In addition, the culture medium incubated in TSB medium for 24 hours for long-term storage of the strain was mixed with a sterile skin milk as a cryopreservative 1: 1 and stored at -80 ° C (Fig. 1).

1-2: 산업배지 조성 선정 1-2: Selection of industrial medium composition

산업배지 조성선정을 위해 상기 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P) 배양 완료액의 균밀도(bacterial density)는 분광광도계(660 nm)를 이용하였고 배양 완료액의 항균활성은 paper disk법을 이용하여 비교하였다. 구체적으로 대표적인 어류병원성 미생물인 Edwardsiella tarda를 BHI broth 배지에 배양한 후, 1.0 x 108 cfu/ml의 농도의 E. tarda를 BHI agar에 도말하였다. 이어서 직경 0.8cm의 paper disk를 올린 다음, 각각의 배양 완료액을 50 ㎕ 정도 첨가하였고 25℃에서 24 ~ 48시간 배양한 후, 형성된 투명환의 크기를 측정하여 비교하였다.The bacterial density of the Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P) culture complete solution was determined using a spectrophotometer (660 nm) and the antibacterial activity of the culture complete solution was determined using a paper disk method. By comparison. Specifically, after incubating Edwardsiella tarda , a representative fish pathogenic microorganism, in BHI broth medium, E. tarda at a concentration of 1.0 x 10 8 cfu / ml was plated on BHI agar. Subsequently, a 0.8 cm diameter paper disk was placed up, and 50 µl of each culture completed solution was added and incubated at 25 ° C. for 24 to 48 hours, and then the size of the formed transparent ring was measured and compared.

1-3: 탄소원(carbon source) 선정 1-3: Carbon source selection

기본배지에서 나머지 영양분의 변화를 주지 않고, 탄소원만 변화를 주어 바실러스속 균주의 배양 과정에서 탄소원의 영향을 조사하였다. 모든 탄소원(sucrose, mannitol, fructose, glucose, casein hydrolysate, glycine, cystein, CaCO3, 효모 추출액, tryptone)은 기본배지의 탄소량과 같은 0.5%를 첨가하였으며, 30℃, 100 pm의 조건으로 48시간 배양하여 균밀도와 항균능력을 관찰하였다. The effect of carbon source on the culturing of Bacillus sp. Strain was investigated by changing only the carbon source without changing the remaining nutrients in the basic medium. All carbon sources (sucrose, mannitol, fructose, glucose, casein hydrolysate, glycine, cystein, CaCO3, yeast extract, tryptone) added 0.5% equal to the carbon content of the base medium, incubated for 48 hours at 30 ℃, 100 pm conditions The bacterial density and antibacterial activity were observed.

그 결과, 탄소원 중 카제인 가수분해물(casein hydrolysate)을 처리하였을 때, 생균수의 양이 가장 많은 것으로 나타났으며 글루코스(glucose)를 처리하였을 때는 항균능력이 가장 높은 것으로 나타났다. 상기 결과를 바탕으로 글루코스와 카제인 가수분해물을 탄소원으로 선정하였다(도 2).As a result, when the casein hydrolysate was treated as the carbon source, the number of viable cells was the highest, and the antimicrobial activity was the highest when the glucose was treated. Based on the results, glucose and casein hydrolysates were selected as carbon sources (FIG. 2).

1-4: 질소원(nitrogen source) 선정 1-4: Nitrogen source selection

기본배지에서 나머지 영양분의 변화를 주지 않고, 질소원만 변화를 주어 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P)의 배양 과정에서 질소원의 영향을 조사하였다. 탄소원 선정 실험과 마찬가지로 모든 질소원은 기본배지와 같은 0.5%만을 첨가하여 균밀도와 항균능력을 관찰하였다. The effect of nitrogen source on the cultivation of Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P) was investigated by changing only the nitrogen source without changing the remaining nutrients in the basic medium. As with the carbon source selection experiments, all nitrogen sources were added with 0.5% of the same as the basic medium to observe the bacterial density and antimicrobial activity.

그 결과, 효모 추출액(yeast extract)과 대두박(soybean meal)을 사용하였을 때 균밀도와 항균능력이 가장 높은 것으로 나타나 이를 질소원으로 선정하였다(도 3).As a result, when the yeast extract (yeast extract) and soybean meal (soybean meal) was used, the highest density and antibacterial activity was found to be the nitrogen source (Fig. 3).

1-5: 탄소원 및 질소원 농도 결정 1-5: Determination of Carbon Source and Nitrogen Source Concentration

상기 선정된 탄소원과 질소원의 농도에 따른 균밀도 및 항균능력을 조사하였다. 구체적으로, 기본배지에서 탄소원, 질소원, 무기염의 농도를 고정한 상태에서 상기 탄소원(카제인 가수분해물, 글루코스)과 질소원(효모 추출액, 대두박)을 각각 0 ~ 4% 사이의 농도로 탄소원은 글루코스와 카제인 가수분해물의 농도를 3:1로, 질소원은 효모 추출물과 대두박의 농도를 1:5로 혼합 후 처리하였다. The bacterial density and antimicrobial activity of the selected carbon and nitrogen sources were investigated. Specifically, the carbon source (glucose hydrolyzate, soybean meal) and the carbon source (casein hydrolyzate, glucose) and the nitrogen source (yeast extract, soybean meal) are respectively fixed at a concentration of carbon source, nitrogen source, and inorganic salt in a basic medium. The concentration of the degradation product was 3: 1 and the nitrogen source was treated after mixing the concentration of yeast extract and soybean meal at 1: 5.

그 결과, 총 탄소원은 2.0%, 질소원은 3.0%를 함유하였을 때 균밀도의 농도가 가장 높았으며, 가장 강력한 항균능력을 나타내었다(도 4 및 5). 상기 결과를 바탕으로 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P)의 최적 산업배지 조성을 확립하였고 이를 하기 표 1에 표시하였다. As a result, when the total carbon source was 2.0%, the nitrogen source was 3.0%, the concentration of the highest density was the highest, showing the strongest antibacterial ability (Figs. 4 and 5). Based on the above results, the optimal industrial medium composition of the genus Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P) was established and shown in Table 1 below.

조성Furtherance 함량content GlucoseGlucose 1.51.5 Casein hydrolysateCasein hydrolysate 0.50.5 Yeast extractYeast extract 0.50.5 Soy bean mealSoy bean meal 2.52.5 K2HPO4 K 2 HPO 4 0.10.1 NaClNaCl 0.40.4 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 0.10.1 CaCl2ㅇ2H2OCaCl 2 ㅇ 2H 2 O 0.10.1 MgSO4ㅇ7H2OMgSO 4 ㅇ 7H 2 O 0.050.05 MgSO4ㅇ5H2OMgSO 4 ㅇ 5H 2 O 0.0010.001

실시예 2: 대량배양(2KL) 생산 조건 확립 Example 2: Establish Production Conditions for Mass Culture (2KL)

상기 산업배지 조성을 바탕으로 해양 유래 미생물 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P)의 pilot 배양의 조건 확립을 위해 30L Jar fermentor(발효기)상에서의 배양조건을 조사하였다. 먼저, 30L 스케일(scale)의 배양조건 기반으로 배양공학적 방법을 이용하여 2KL 스케일(scale)의 대량배양 생산 조건을 확립하였고 기본배양 조건은 일반적인 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P)의 배양 조건(30℃, 100 rpm, 0.5 vvm, 0.5 kgf/cm2)을 사용하였다(도 6).Based on the industrial medium composition, the culture conditions on a 30L Jar fermentor (fermenter) were investigated in order to establish the conditions of pilot culture of marine microorganism Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P). First, the production conditions of mass culture of 2KL scale were established using the culture engineering method based on the culture condition of 30L scale, and the basic culture conditions were the culture conditions of the general Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P). (30 ° C., 100 rpm, 0.5 vvm, 0.5 kgf / cm 2 ) was used (FIG. 6).

2-1: 온도에 따른 배양 효율 분석 2-1: Analysis of culture efficiency according to temperature

상기 확립한 산업배지 조성을 이용하여 바실러스속 균주의 대량배양을 위한 최적 온도를 규명하였다. 구체적으로 멸균된 15L 배지가 포함된 30L Jar 발효기에 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P) 0.5%를 접종한 후 20℃, 25℃, 30℃, 35℃ 및 40℃ 온도의 조건에서 배양하였다. Using the established industrial medium composition, the optimum temperature for mass culture of Bacillus strains was identified. Specifically, inoculated with 0.5% Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P) to 30L Jar fermenter containing sterilized 15L medium and incubated at 20 ℃, 25 ℃, 30 ℃, 35 ℃ and 40 ℃ temperature conditions. .

그 결과, 균밀도는 30℃, 35℃에서 배양할 때 가장 높게 나타났으나 항균능력은 30℃에서 가장 높게 나타났으므로 배양적온을 30℃로 선정하였다(도 7). As a result, the bacterial density was highest when incubated at 30 ℃, 35 ℃ but the antimicrobial activity was the highest at 30 ℃, so the culture temperature was selected to 30 ℃ (Fig. 7).

2-2: pH에 따른 배양 효율 분석 2-2: Culture efficiency analysis according to pH

산업배지의 초기 pH는 종균의 산업배지에서의 초기 배양속도를 결정하는 중요한 요소이므로 배양을 위한 최적 pH를 선정하기 위해 산업배지 멸균 후 20% NaOH을 이용하여 종균 접종전의 초기 pH를 pH 5 ~ pH 9로 조절하였고 배양 48시간 경과 후 균밀도 및 항균활성을 분석하였다. Since the initial pH of the industrial medium is an important factor in determining the initial cultivation rate of the seed medium in the industrial medium, the initial pH before starting the seed inoculation using 20% NaOH after sterilizing the industrial medium to select the optimal pH for the culture is pH 5 ~ pH. It was adjusted to 9 and analyzed for the bacterial density and antimicrobial activity after 48 hours of culture.

그 결과, pH 6 ~ 8사이에서 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P)의 균밀도 및 항균능력이 뛰어난 것으로 나타났으며 특히 pH 7에서 가장 높은 항균능력을 나타내었다(도 8).As a result, it was shown that the Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P) has excellent bacterial density and antimicrobial ability between pH 6 and 8, and showed the highest antimicrobial activity, especially at pH 7 (FIG. 8).

2-3: 공기 주입량에 따른 배양 효율 분석 2-3: Analysis of culture efficiency according to air injection amount

배양 시 최적 공기 주입량을 확인하기 위하여 공기 주입량을 0.1 ~ 2.0 vvm으로 조절하여 처리하였고 배양 48시간 경과 후 균밀도 및 항균활성을 분석하였다. In order to confirm the optimum air injection amount during the culture, the air injection amount was adjusted to 0.1 to 2.0 vvm, and after 48 hours of incubation, the bacterial density and antimicrobial activity were analyzed.

그 결과, 공기 주입량은 1.5 vvm까지 공기 주입량이 많을수록 증가하였지만 항균능력은 0.5 vvm일 때, 가장 나타났으며 공기 주입량이 많을수록 항균능력이 저하되는 것으로 나타났다(도 9).As a result, the amount of air injection increased to 1.5 vvm as the amount of air injection increased, but the antimicrobial ability was most found at 0.5 vvm, and the amount of air injection decreased as the amount of air injection increased (FIG. 9).

2-4: 교반속도에 따른 배양 효율 비교 2-4: culture efficiency according to the stirring speed

교반속도에 따른 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P)의 균밀도 및 항균능력의 영향을 관찰하기 위해 교반속도를 50, 100, 150, 200, 및 250 rpm으로 각각 조절하여 48시간 동안 배양 후 균밀도 및 항균능력을 조사하였다. In order to observe the effect of bacterial density and antimicrobial activity of Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P) according to the agitation speed, the agitation speed was adjusted to 50, 100, 150, 200, and 250 rpm, respectively, and then cultured for 48 hours. The bacterial density and antimicrobial activity were investigated.

그 결과, 교반속도가 증가할수록 균밀도가 높아지는 것으로 나타났으나 100 rpm을 기점으로 교반속도가 증가할수록 항균능력이 저하되는 것으로 나타났다(도 10).As a result, the agitation density was increased as the stirring speed was increased, but as the stirring speed was increased based on 100 rpm, the antimicrobial activity was found to decrease (FIG. 10).

2-5: 파일럿 플랜트 생산 프로세스의 확립 2-5: Establishment of pilot plant production process

상기 확립한 산업배지 조성 및 최적배양조건을 바탕으로 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P)의 파일럿 플랜트(2 KL)의 생산 프로세스를 확립하였다. 먼저 스케일업(scale-up) 단계는 바실러스속 앰플 -> 50 ml -> 10 L -> 2 KL의 단계로 진행되었고 각 단계별 접종량은 0.5%로 설정하였다. 상기 각 단계별 배양 조건 및 배양 시간은 하기 표 2와 같다.The production process of the pilot plant (2 KL) of the genus Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P) was established based on the industrial medium composition and the optimum culture conditions established above. First, the scale-up step was carried out in the steps of Bacillus ampoules-> 50 ml-> 10 L-> 2 KL and each dose was set to 0.5%. The culture conditions and incubation time for each step are shown in Table 2 below.

ProcessProcess 배양 volumeCulture volume 배양조건Culture condition 접종량Inoculation amount 배양시간(hr.)Incubation time (hr.) A unitA unit 앰플ample -80℃-80 B unitB unit 50 ml50 ml 30℃, 120 rpm30 ℃, 120 rpm 앰플 1개1 ampoule 88 C unitC unit 10 L10 L 30℃, 120 rpm30 ° C, 120 rpm 50 ml50 ml 88 MainMain 2 KL2 KL 30℃, 100 rpm30 ℃, 100 rpm 10 L10 L 4848

2-6: 파일럿 플랜트 생산 비교 2-6: Pilot Plant Production Comparison

상기 파일럿 플랜트(2 KL)의 생산 프로세스 확립 후 이를 통해 배양 및 생산을 진행하였다. 구체적으로 B unit, C unit은 삼각플라스크에 TSB 배지를 이용하였고 외부 오염균의 침입을 방지하기 위하여 무균실에서 종균작업을 진행하였으며, 진탕배양기를 이용하여 종균배양을 진행하였다. Main 배양은 4 KL Jar-fermentor에 2 KL의 산업배지를 멸균하여 준비하였으며, C unit의 배양이 8시간 경과하였을 때 접종하였다. 종균 접종 시 외부 오염균의 침입을 방지하기 위하여 화염접종을 진행하였고 배양 중 1시간 단위로 샘플링을 진행하였으며, 항균물질을 나타내는 물질의 분석(crude surfactin, crude bacillomycin) 및 탄소원 함량 변화, 배지 내 용존산소량을 측정하였다. After establishing the production process of the pilot plant (2 KL) through this, the culture and production proceeded. Specifically, B unit and C unit used TSB medium in the Erlenmeyer flask, and the seed work was performed in a sterile chamber to prevent invasion of external contaminants, and the seed culture was carried out using a shaker incubator. Main culture was prepared by sterilizing 2 KL of industrial medium in 4 KL Jar-fermentor, and inoculated when C unit incubation had elapsed for 8 hours. Inoculation was carried out with flame inoculation to prevent invasion of external contaminants, sampling was carried out every 1 hour during the cultivation, analysis of substances showing antimicrobial substances (crude surfactin, crude bacillomycin), changes in carbon source content, and dissolved in medium. The amount of oxygen was measured.

그 결과, 배지 내 탄소원과 용존산소량의 변화는 배양 6시간 이후 급격하게 나타났고 상기 두 가지 항균물질 중 조바실로마이신(crude bacillomycin)은 배양 약 8시간, 조서펙틴(crude surfactin)은 배양 11시간 이후부터 발생하기 시작하였으나 배양 16시간 이후부터는 항균물질의 함량 변화가 없는 것으로 나타났다(도 11 및 12). As a result, the change of carbon source and dissolved oxygen in the medium appeared rapidly after 6 hours of cultivation. Among the two antimicrobial substances, crude bacillomycin was cultured for about 8 hours and crude surfactin was cultured for 11 hours. Since it started to occur after 16 hours of culture did not appear to change the content of the antimicrobial material (Figs. 11 and 12).

실시예 3: 항균물질의 안정적인 대량배양(20 KL) 기술 확립 Example 3: Establishment of stable mass culture (20 KL) technology of antimicrobial material

상기 실시예에서 적용한 2 KL scale의 파일럿 플랜트를 기반으로 산업적으로 생산단가 감소 및 활성물질의 증가를 위한 20 KL의 대량배양 공정체계에 적용하였다. Based on the pilot plant of the 2 KL scale applied in the above embodiment was applied to the mass production process system of 20 KL for the reduction of production cost and increase of the active material.

3-1: 바실러스속 균주의 물질 생산량 확인 3-1: Confirmation of Substance Production of Bacillus Strains

상기 2 KL 규모의 대량배양 공정체계를 바탕으로 20 KL 규모에서 바실러스속 균주의 물질 생산량을 관찰하였다. Based on the mass production process system of the 2 KL scale, material production of the Bacillus strain was observed at the 20 KL scale.

그 결과, 2 KL의 파일럿 플랜트와 비교하여 총 배양시간이 증가하였고(48h. -> 80h.) 항균물질인 조서펙틴의 함량이 줄어든 것으로 나타났다(9.2 g/L -> 7.8 g/L)(도 13).As a result, the total incubation time was increased (48h.-> 80h.) Compared with the 2 KL pilot plant, and the content of the antimicrobial josufectin was decreased (9.2 g / L-> 7.8 g / L) (Fig. 13).

3-2: 용존산소량 조절을 통한 물질 생산량 확인 3-2: Confirmation of material production by controlling dissolved oxygen

일반적으로 산소는 균주의 배양에서 물질대사 및 균주의 생육, 항균물질과 같은 2차 대사산물 생성에 주요한 역할을 하는데 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P)의 균밀도가 상승함에 따라 산업배지내 용존산소량이 감소하여 대부분의 균의 대수증식기 및 생장기의 용존산소량이 5% 미만을 나타내었다. 이를 바탕으로 배양 중 용존산소량을 20% 이상으로 꾸준히 유지시켜 균 생육 및 항균물질 생산량을 비교하였다. 먼저, 용존산소량을 유지시키기 위해 산소투입량은 0.5 vvm -> 1.5 vvm으로, 교반속도는 100 rpm -> 170 rpm으로 단계적으로 상승시켜 배지 내 용존산소량을 20% 이상으로 유지하였고 균주의 생장 정지기에는 산소투입량과 교반속도를 단계적으로 0.5 vvm, 100 rpm으로 조절하였다. In general, oxygen plays a major role in the production of secondary metabolites such as metabolism, growth of strains and antibacterial substances in the culture of strains. As the bacterial density of Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P) increases, The amount of dissolved oxygen decreased, and the amount of dissolved oxygen in the log growth and growth stages of most bacteria was less than 5%. Based on this, dissolved oxygen was continuously maintained at 20% or more in culture, and bacterial growth and antimicrobial production were compared. First, in order to maintain the dissolved oxygen amount, the oxygen input amount was increased from 0.5 vvm-> 1.5 vvm and the stirring speed was increased stepwise from 100 rpm-> 170 rpm to maintain the dissolved oxygen content in the medium at 20% or more. Oxygen dose and stirring speed were adjusted stepwise to 0.5 vvm, 100 rpm.

그 결과, 배양 24 ~ 32 시간 경과 후 조서펙틴과 조서바실로마이신의 함량이 가장 높게 나타났으며 이후 배양이 지속될수록 글루코스의 함량이 급격히 감소함을 관찰하였다(도 14). As a result, after 24 to 32 hours of cultivation, the contents of josectectin and joseobacillomycin were the highest, and as the culture continued, it was observed that the glucose content rapidly decreased (FIG. 14).

3-3: Fe3-3: Fe 2+2+ 이온 추가에 따른 물질 생산과 균밀도 확인  Material production and uniformity confirmation by adding ion

해양 유래 미생물이 배양 중 생산하는 주요 항균물질인 조서펙틴은 펩타이드 구조를 형성하고 있기 때문에 Fe2+ 이온을 추가하여 안정적인 펩타이드 형성을 유도 후 상기 항균물질과 균밀도의 함량 변화를 조사하였다. Since the major antimicrobial material produced during the culture of marine microorganisms in the culture of the peptide is formed peptide structure, Fe 2+ ions were added to induce stable peptide formation, and then the contents of the antimicrobial substance and the bacterial density were investigated.

그 결과, 대조군과 비교하여 Fe2+ 이온을 4 mM 첨가하였을 경우 조서펙틴의 함량이 시간당 약 20 mg/L 더 생산되는 것을 관찰하였고 균밀도도 가장 높은 것으로 나타났다(도 15 및 16).As a result, when the addition of 4 mM Fe 2+ ions compared to the control it was observed that the content of the crude coughfectin is about 20 mg / L per hour and also showed the highest bacterial density (Figs. 15 and 16).

3-4: 대량 배양공정 체계 확립 3-4: Mass Cultivation Process

상기 실시한 산업배지 조성, 대량 배양공정 체계(20 KL) 확립을 통해 해양 유래미생물 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P)의 균밀도 및 항균물질 생산량의 생산체계를 확립하였다(도 17). 또한 본 발명의 해양 유래 미생물 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P)의 대량 배양공정 체계(20 KL)의 배양적 특정 및 배양 후 공정은 하기 표 3에 표시하였다. Through the industrial medium composition and mass culture process system (20 KL), the bacterium density and antimicrobial production amount of marine microorganism Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P) was established (FIG. 17). In addition, the culture-specific and post-culture process of the mass culture process system (20 KL) of the marine-derived microorganism Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P) of the present invention is shown in Table 3 below.

Main 배양Main culture Temp.: 30℃Temp .: 30 ℃ RPM: 100 rpm(control 170 rpm, DO 20%이상)RPM: 100 rpm (control 170 rpm, DO 20% or more) Air: 0.5 vvm(control 1.5 vvm, DO 20%이상)Air: 0.5 vvm (control 1.5 vvm, DO 20% or more) pH: 초기pH 7.0pH: Initial pH 7.0 Working volume : 50%Working volume: 50% 내압: 0.5 kgf/cm2 Inner pressure: 0.5 kgf / cm 2 배양시간: 72 h.Incubation time: 72 h. 분무건조Spray drying 원심분리: 5배 농축Centrifugation: 5 times concentrated 부형제: Toal 20%(Corn starch 10%, Oxidized starch 7%, MSG 3%)Excipients: Toal 20% (Corn starch 10%, Oxidized starch 7%, MSG 3%)

결론적으로 본 발명의 항균 활성을 갖는 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P)의 대량 배양방법은 이용하면 해양유래의 미생물과 미생물 대사산물을 이용한 고 기능성 활성물질을 안정적이고 효과적으로 배양 및 생산할 수 있으므로 어류성 질병 특히 수산 산업의 경제성 어종인 넙치의 세균성 질병 예방을 위한 친환경적인 사료 첨가제 생산에 활용 가능하다.In conclusion, the mass culturing method of the Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P) having the antimicrobial activity of the present invention can stably and effectively cultivate and produce highly functional active substances using marine microorganisms and microbial metabolites. It can be used to produce environmentally friendly feed additives for the prevention of bacterial diseases of fish diseases, especially the flounder, an economical fishery in the fisheries industry.

한편, 본 발명자들은 특허균주인 바실러스속(Bacillus sp.) 2-4 균주(KCCM 11107P) 역시 상술한 배양방법을 사용할 경우 상술한 바실로마이신 및 서펙틴과 같은 항균성 물질의 함량이 유의하게 증가함을 확인하였다. 따라서, 본 발명의 방법은 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P)에만 특이하게 적용되는 것이 아니라 다양한 항균성 바실러스속 균주에 적용 가능한 범용기술임을 알 수 있다.On the other hand, the inventors of the present invention Bacillus sp. ( Bacillus sp.) 2-4 strain (KCCM 11107P) also significantly increased the content of the antimicrobial substances such as bacillomycin and suctin described above when using the above-described culture method It was confirmed. Therefore, it can be seen that the method of the present invention is not only specifically applied to the genus Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P) but is a general-purpose technology applicable to various antibacterial Bacillus strains.

본 발명은 상술한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, these are merely exemplary and will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

기탁기관명 : 한국미생물보존센터(국외)Depositary Name: Korea Microorganism Conservation Center (overseas)

수탁번호 : KCCM11517PAccession number: KCCM11517P

수탁일자 : 20140206Trust Date: 20140206

기탁기관명 : 한국미생물보존센터(국외)Depositary Name: Korea Microorganism Conservation Center (overseas)

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수탁일자 : 20101006Deposit Date: 20101006

Claims (6)

바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P)를 탄소원 1.2 내지 2.8 중량% 및 질소원 2.0 내지 3.8 중량%를 포함하는 배양용 배지에 접종한 후 온도 28 ~ 32℃, pH 6.5 ~ 7.5, 공기 주입량 0.3 ~ 0.7 vvm, 및 교반속도 50 ~ 150 rpm의 배양조건으로 50 내지 96 시간동안 배양하는 것을 특징으로 하는, 상기 바실러스속 SW 1-1 균주(KCCM 11517P)의 항균활성 강화를 위한 배양방법.Bacillus SW 1-1 strain (KCCM 11517P) was inoculated into a culture medium containing 1.2 to 2.8 wt% of a carbon source and 2.0 to 3.8 wt% of a nitrogen source, followed by a temperature of 28 to 32 ° C., a pH of 6.5 to 7.5, and an air injection amount of 0.3 to Culture method for enhancing the antimicrobial activity of the Bacillus genus SW 1-1 strain (KCCM 11517P), characterized in that incubated for 0.7 to vvm, and 50 to 96 hours at the cultivation conditions of a stirring rate of 50 ~ 150 rpm. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 배양용 배지는 글루코스 1 ~ 2 중량부, 카제인 가수분해물 0.1 ~ 1 중량부, 효모 추출물 0.1 ~ 1 중량부, 대두박 2 ~ 3 중량부, 2 인산칼륨 0.05 ~ 0.5, 염화나트륨 0.1 ~ 2 중량부, 황산암모늄 0.05 ~ 0.5 중량부, 염화칼슘 0.05 ~ 0.5 중량부, 황산마그네슘 0.01 ~ 0.1 중량부 및 황산망간 0.0005 ~ 0.005 중량부를 포함하는, 배양방법.
The method of claim 1,
The culture medium is 1 to 2 parts by weight of glucose, 0.1 to 1 parts by weight of casein hydrolyzate, 0.1 to 1 parts by weight of yeast extract, 2 to 3 parts by weight of soybean meal, 0.05 to 0.5 of potassium diphosphate, 0.1 to 2 parts by weight of sodium chloride, A culture method comprising 0.05 to 0.5 parts by weight of ammonium sulfate, 0.05 to 0.5 parts by weight of calcium chloride, 0.01 to 0.1 parts by weight of magnesium sulfate and 0.0005 to 0.005 parts by weight of manganese sulfate.
제3항에 있어서,
질소원은 효모 추출물(yeast extract)인, 배양방법.
The method of claim 3,
Nitrogen source is a yeast extract, a culture method.
제3항에 있어서,
상기 배양용 배지는 Fe2+ 이온 3 ~ 5 mM을 추가로 포함하는, 배양방법.
The method of claim 3,
The culture medium further comprises 3 ~ 5 mM Fe 2+ ions, culture method.
제1항에 있어서,
용존산소량은 15 ~ 25 %로 유지하여 배양하는, 배양방법.
The method of claim 1,
Dissolved oxygen is maintained at 15 to 25% culture.
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