KR102242160B1 - 신규한 바실러스 서틸리스 mkhj 1-1 균주 및 이의 용도 - Google Patents

신규한 바실러스 서틸리스 mkhj 1-1 균주 및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신규한 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주 및 이의 용도에 관한 것으로, 구체적으로 L-아스파라기나아제(L-asparaginase)에 대한 우수한 생성능을 갖으면서, L-글루타미나아제(L-glutaminase)를 생성하지 않는 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주, 이를 포함하는 암 개선 효과를 갖는 약학적 조성물, 건강기능식품 조성물에 관한 것이다.

Description

신규한 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주 및 이의 용도{Novel Bacillus subtilis MKHJ 1-1 and uses thereof}
본 발명은 신규한 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주 및 이의 용도에 관한 것으로, 구체적으로 본 균주는 L-아스파라기나아제를 생성하면서 L-글루타미나아제를 생성하지 않고 악성 종양 치료 가능성을 지닌 신규 프로바이오틱 균주이다.
의약산업에서 L-아스파라기나아제(L-asparaginase)는 급성 림프구성 백혈병, 호지킨병, 급성 골수성 백혈병, 림프육종 등의 암 치료제로서 사용되고 있다.
L-아스파라기나아제(L-asparaginase)는 L-아스파라긴(L-asparagin)을 L-아스파트산(L-aspartic acid)와 암모니아(NH3)로 가수분해하는 아미도하이드롤레이즈(amidohydrolase) 효소이다(반응식 1).
[반응식 1]
Figure 112019104375622-pat00001
L-아스파라기나아제를 생산하는 것으로 알려진 미생물에는 대장균(Escherichia coli), 에르위니아 카로토보라(Erwinia carotovora), 엔테로박터 에어로겐(Enterobacter aerogenes), 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 캔디다 유틸리스(Candida utilis), 아스페르질루스 타마리(Aspergillus tamari), 아스페르질루스 테레우스(Aspergillus terreus), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 테르무스 테르모필루스(Thermus thermophilus), 바실러스 종 균주(Bacillus sp.) 등이 있다.
이처럼 급성 림프구성 백혈병의 치료제로 잘 알려진 L-아스파라기나아제는 미국, 영국, 캐나다 등의 여러 국가에서 생산되어 사용되고 있는 효소기반 항암제이다.
L-아스파라기나아제의 항암 작용 기전은 세포외 L-아스파라긴의 고갈을 초래함으로써 종양세포의 성장을 억제시킬 수 있다. 정상세포 및 종양세포는 성장을 위해 아스파라긴(asparagine)이 필수적으로 요구된다.
하지만 종양세포들은 세포 내 아스파라긴을 생성하지 못하거나 아스파트산(aspartic acid)을 아스파라긴으로 변환시키는 효소인 아스파라긴 합성효소(asparagine synthetase)의 활성이 감소되어 있어 세포 외 아스파라긴에 의존하여 성장하게 된다. 항암제의 적용은 세포 외 아스파라긴의 고갈을 일으켜 세포에 직접적인 공급을 차단하고 세포 외부에 존재하는 아스파트산을 흡수하더라도 정상세포의 경우에는 아스파라긴의 신합성이 가능하기 때문에 크게 영향을 받지 않지만 종양세포의 경우에는 세포 증식이 멈추고 사멸이 진행된다.
한편 치료제로 사용 중인 L-아스파라기나아제는 대장균(Escherichia coli)과 에르위니아 크리산 테미(Erwinia chrysanthemi)로부터 생산되어 사용되고 있다.
식품산업에서 L-아스파라기나아제는 다른 아미노산에 영향을 주지 않고 L-아스파라긴과 L-아스파트산 및 암모니아로 선택적으로 가수 분해하여 튀김 및 구운 식품과 같은 식품 품질을 유지하면서 식품에서 아크릴아마이드 형성을 감소시키는데 사용된다. L-아스파라기나아제 효소의 적용은 아스파라긴 함량이 높은 감자 제품에서 아크릴아마이드 함량을 90%까지 성공적으로 감소시켰다고 보고되고 있다.
암 치료제로 사용되는 L-아스파라기나아제는 L-글루타미나아제 활성의 존재와 관련된 내재적인 독성으로 인해 다양한 부작용을 동반한다. L-글루타미나아제는 혈액에서 질소 수송에 중요하며, L-아스파라기나아제 치료 동안 아미노산의 장기간 고갈은 신체의 심각한 생화학적 장애를 유발하게 되는데(Kravchenko et al., 2007), 열, 오한, 구토, 체중 감소, 췌장염에서 간세포 기능 장애, 사망 등과 같은 부작용을 초래한다.
따라서 치료제의 부작용을 줄이기 위해 L-아스파라기나아제 활성이 있으면서 L-글루타미나아제 활성은 없는 신규 균주의 선별과 탐색이 요구되고 있는 실정이다.
한편 유산균은 인체의 소화계에 공생하면서 섬유질 및 복합 단백질들을 분해하여 중요한 영양성분을 제공하는 역할을 담당한다. 이와 같이, 사람을 포함한 동물의 위장관 내에서 숙주의 장내 미생물 환경을 개선하여 숙주의 건강에 유익한 영향을 주는 살아 있는 미생물을 통칭하여 프로바이오틱스(probiotics)라고 한다. 일반적으로 프로바이오틱스는 장내균총의 안정화, 변비 억제, 유해세균의 정착 억제, 항암, 항콜레스테롤, 항 당뇨, 항알러지, 유당불내증 완화 등의 유익한 예방 효과가 있다고 알려져 있다.
국내 프로바이오틱스 시장은 2012년 519억원에서 2016년 1,903억원으로 규모가 5년만에 4배 이상 빠르게 성장하고 있다. 또한 세계 프로바이오틱스 시장 규모는 2018년에 482억8천만 달러로 추정되었으며 예방건강관리에 대한 소비자의 인식이 높아짐에 따라 2019 내지 2025년에 연평균 6.9% 성장할 것으로 예상된다.
프로바이오틱스로 사용되는 균주로는 락토바실러스(Lactobacillus), 엔테로코커스(Enterococcus), 비피도박테리움(Bifidobacterium), 바실러스(Bacillus) 속 등이 있으며, 특히 바실러스 속 균주는 포자를 형성하여 높은 온도와 압력, 산, 습기에서도 생존할 수 있어 위장관에서 산과 담즙에 대한 저항성이 있으며 다양한 효소, 항생물질 등 생리활성물질을 생성한다고 알려져 프로바이오틱스로서 사용되고 있다.
이외에도 바실러스 리체니포르미스(Bacillus licheniformis), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium), 바실러스 푸밀루스(Bacillus pumilus), 바실러스 폴리페멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus), 바실러스 라테오스포러스(Bacillus laterosporus) 등이 프로바이오틱스 제품으로 상업화 되고 있다.
이러한 배경 하에서, 프로바이오틱스 균주 발굴을 위한 연구가 계속해서 진행되고 있는 실정이다.
구체적인 예로서, 한국등록특허 제10-1839374호는 항균 활성과 프로바이오틱스 특성을 갖는 바실러스 서틸리스 SCGB 574 균주를 개시하고 있고, 한국 등록번호 제10-118615호는 프로바이오틱스 활성을 갖는 신규 바실러스속 2-4(KCCM11107P) 균주를 개시하고 있으며, 한국등록특허 제10-1370943호는 소화효소를 생산하며, 암모니아 및 아질산 산화능력을 가지는 신규 바실러스 리체니포미스 CJMPB283(Bacillus licheniformis CJMPB283; 기탁번호 KCCM11270P) 균주를 개시하고 있고, 한국 등록특허 제10-1549611호는 전통발효식품으로부터 분리된 아밀라제 효소를 분비하고, 칸디다 알비칸스(Candida albicans)에 대해 항균 활성 및 면역 증강 활성을 가지며, 내산성, 내담즙성 및 장내점착능을 가지는 바실러스 서틸리스(Bacillus subtilis) CBD2 균주(기탁번호 KACC91904P)를 개시하고 있다.
그러나 L-아스파라기나아제 활성이 있으면서 동시에 L-글루타미나아제 활성이 없는 바실러스 프로바이오틱스 균주에 대한 보고는 전무한 실정이다.
한편, 일반적으로 미생물을 동정할 때, 16s rRNA 염기서열을 분류학적으로 가장 많이 이용하지만, 이들 유전자의 염기서열은 유사한 종 간에 변이가 매우 적고, 세포 내에 여러 개의 16s rRNA 오페론을 갖고 있어, 종 구분을 위한 마커로는 부적합한 것으로 알려져 있다. 또한 16s rRNA 유전자는 같은 속(genus) 내에서는 매우 보존적인 염기서열로 존재하기 때문에, 16s rRNA를 이용하여 종 수준으로 분류하기 위해서는 한계가 있다. 전혀 다른 종임에도 16s rRNA 유전자 염기서열이 일치하는 경우도 있고, 반대로 같은 종 내의 다양성도 존재한다. 따라서 16s rRNA 유전자 염기서열이 일치한다고 해서 반드시 같은 종은 아니다.
본 발명에서는 종래의 바실러스 서틸리스 균주와 균학적 성질이 전혀 다른 새로운 균주이며, 아크릴아마이드를 저감시킬 수 있는 효소인 아스파라기나아제를 생산하는 균주로서 혈액암 또는 고액암을 포함한 암 치료하는 효소제로 적극 활용될 수 있다.
한국등록특허 제10-1839374호(2018.03.12.) 한국등록특허 제10-1186150호(2012.09.20.) 한국등록특허 제10-1370943호(2014.02.28.) 한국등록특허 제10-1549611호(2015.08.27)
본 발명은 L-아스파라기나아제(L-asparaginase)에 대한 우수한 생성능을 갖으면서, L-글루타미나아제(L-glutaminase)를 생성하지 않아 악성 종양 치료 가능성을 지는 신규한 프로바이오틱스 균주로서, 식중독균에 대한 항균 활성, 알파-아밀라아제 및 프로테아제에 대한 활성 억제능, 내산성, 내담즙성, 및 장내 부착능을 갖으며, 용혈 활성이 없는 기탁번호 KCTC13961BP로 기탁된 신규한 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 균주, 이의 배양액 또는 이들의 혼합물을 유효성분으로 함유하는 건강기능식품 조성물 또는 약학 조성물은 암 예방 또는 개선 또는 치료 효과를 제공한다.
위와 같은 본 발명의 과제 해결을 위해, 본 발명은 L-아스파라기나아제(L-asparaginase)에 대한 우수한 생성능을 갖으면서, L-글루타미나아제(L-glutaminase)를 생성하지 않는 기탁번호 KCTC13961BP로 기탁된 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1(Bacillus subtilis MKHJ 1-1) 균주를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 균주, 이의 배양액 또는 이들의 혼합물을 유효성분으로 함유하는, 암 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 균주, 이의 배양액 또는 이들의 혼합물을 유효성분으로 함유하는, 암 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주는 고추장으로부터 분리한 균주로서, 높은 농도의 인공위액에 대하여 높은 생존율을 가져 프로바이오틱스로서 기능 가능하며, L-아스파라기나아제(L-asparaginase)에 대한 우수한 생성능을 갖으면서, L-글루타미나아제(L-glutaminase)를 생성하지 않아 악성 종양 치료의 기능을 갖는바 암 질환 개선 효과를 제공한다.
또한, 상기 균주, 이의 배양액 또는 이들의 혼합물을 유효성분으로 함유하는 건강기능식품의 경우 우수한 항균 효과를 제공한다.
또한, 상기 균주는 정장제, 발효식품 제조를 위한 스타터 균주, 및 항균용 미생물 제제 등 관련 사업에 다양하게 사용될 수 있다.
도 1은 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주의 16S rRNA 서열(sequence)이다.
도 2는 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주의 계통수(Phylogenetic tree)에 관한 도이다.
도 3은 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주의 세포표면 소수성( hydrophobicity) 측정한 결과이다.
도 4는 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주의 자가응집정도(Autoaggregation) 측정한 결과이다.
본 발명은 기탁번호 KCTC13961BP로 기탁된 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1(Bacillus subtilis MKHJ 1-1) 균주, 이의 배양액 또는 이들의 혼합물을 유효성분으로 함유하는, 암 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
상기 기탁번호 KCTC13961BP로 기탁된 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1(Bacillus subtilis MKHJ 1-1) 균주는 L-아스파라기나아제(L-asparaginase)에 대한 우수한 생성능을 갖지만, L-글루타미나아제(L-glutaminase)를 생성하지 않는다.
L-아스파라기나아제(L-asparaginase)는 급·만성 백혈병, 악성 임파종 등을 치료하는 효소제로 의약품에 사용될 뿐만 아니라, 식품산업에서 열가공식품으로부터 생산되는 잠재적 발암물질인 아크릴아마이드(acrylamide)의 양을 감소시키기 위한 용도로 활용되고 있다.
그러나 L-아스파라기나아제는 L-글루타미나아제 활성의 존재와 관련된 내재적인 독성으로 인해 다양한 부작용을 동반한다. L-글루타미나아제는 혈액에서 질소 수송에 중요한 역할을 하며, L-아스파라기나아제 치료 동안 아미노산의 장기간 고갈은 신체의 심각한 생화학적 장애를 유발하게 되는데(Kravchenko et al., 2007), 열, 오한, 구토, 체중 감소, 췌장염에서 간세포 기능 장애, 사망 등과 같은 부작용을 초래한다.
한편, 본 발명에 따른 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주는 L-아스파라기나아제는 생산하지만, 상기 언급한 부작용을 유발하는 L-글루타미나아제(L-glutaminase)는 전혀 생산하지 않는다. 이러한 특징 때문에 암 치료제로 적극적으로 활용될 수 있다.
상기 균주는 베타-글루코로니데이즈(beta-glucuronidase)에 대해 활성이 없는 프로바이오틱스 균주이다.
프로바이오틱스 균주의 기능과 관련되어서는 소화액에 대한 생존능력, 병원성균에 대한 항균효과, 면역기능 강화, 장 건강 개선 등 다양한 효과를 발휘 가능하다. 뿐만 아니라, 프로바이오틱스는 활성 산소 생성을 억제하여 높은 항산화활성을 가짐으로써 멜라닌 세포 형성 억제를 통한 미백개선에 도움을 줄 수 있다. 따라서 본원발명의 균주는 대사증후군 개선용 프로바이오틱스 균주일 수 있다.
상기 균주는 에스케리치아 콜리(Escherichia coli), 슈도모나스 에루지노사(Pseudomonas aeruginosa), 쉬겔라 손네이(Shigella sonnei), 쉬젤라 플렉스네리(Shigella flexneri), 클렙시엘라 뉴모니아(Klebsiella pneumoniae), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 및 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 식중독균에 대한 유의적인 항균 활성을 갖는다.
또한 상기 균주는 세포 외 효소활성 결과, 알파-아밀라아제(α-amylase) 및 프로테아제(protease)의 활성을 갖기에 소화 개선 효과를 갖는다. 따라서 단백질과 전분을 효과적으로 분해하여 흡수율과 효율을 증가시키고 소화 장애 감소 등의 효과가 발생할 것으로 판단된다. 또한 프로테아제를 생산함으로써 발효식품에서 구수한 맛 성분인 유리아미노산의 함량에 영향을 줄 수 있을 것이라 기대되며 아밀라아제 효소를 생성하여 식품의 풍미, 조직직감 뿐만 아니라 다양한 기능성을 갖는 2차 산물이 생성될 것이라 사료된다.
이러한 균주의 균학적 특징은 암 예방 또는 개선 효능을 갖을 수 있다.
이때 상기 암은 혈액암 또는 고형암일 수 있으며, 구체적으로 상기 혈액암은 급성 림프구성 백혈병, 급성 골수성 백혈병, 호지킨병 및 림프육종로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있다.
아울러, 상기 고형암은 간암, 대장암, 자궁경부암, 위암, 전립선암, 유방암, 신장암, 뇌종양, 폐암, 결장암, 방광암, 혈액암 및 췌장암으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 균주, 이의 배양액 또는 이들의 혼합물을 유효성분으로 함유하는, 암 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
여기서 "배양액"이란, 액체 배지에 균주를 접종하여 배양한 것을 의미하며 액체상의 배양액으로부터 균주를 제거한 상등액을 일컫는 "배양여액"을 포함하는 개념이다.
본 발명에 따른 약학 조성물은 약학 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 또는 희석제를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 담체, 부형제 또는 희석제로는, 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 또는 광물유 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 약학 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.
제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 화합물은 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면 전분, 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose), 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제한다.
또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 본 발명에 따른 약학 조성물의 투여량은 환자의 나이, 성별, 체중에 따라 달라질 수 있다. 또한, 이러한 투여량은 투여 경로, 질병의 정도, 성별, 체중, 나이 등에 따라서 증감될 수 있다. 따라서, 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 조성물은 목적하는 방법에 따라 경구 투여하거나 비경구 투여 (예를 들어, 정맥 내, 피하, 복강 내 국소에 적용)할 수 있으며, 투여량은 환자의 체중, 연령, 성별, 건강 상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설율 및 질환의 중증도 등에 따라 그 범위가 다양하다.
또한, 본 발명은 상기 균주, 이의 배양액 또는 이들의 혼합물을 유효성분으로 함유하는, 암 예방 또는 치료용 건강기능식품 조성물을 제공한다.
상기 건강기능식품은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다.
그밖에 천연 과일 주스, 합성 과일 주스 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 건강기능식품 조성물은 육류, 소세지, 빵, 초콜릿, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 껌류, 아이스크림류, 스프, 음료수, 차, 기능수, 드링크제, 알코올 및 비타민 복합제 중 어느 하나의 형태일 수 있다.
또한, 건강기능식품은 식품첨가물을 추가로 포함할 수 있고, "식품첨가물"로서의 적합 여부는 다른 규정이 없는 한 식품의약품안전청에 승인된 식품첨가물공전의 총칙 및 일반 시험법 등에 따라 해당 품목에 관한 규격 및 기준에 의하여 판정한다.
상기 "식품첨가물공전"에 수재된 품목으로 예를 들어, 케톤류, 글리신, 구연산칼륨, 니코틴산, 계피산 등의 화학적 합성품, 감색소, 감초추출물, 결정셀룰로오스, 고랭색소, 구아검 등의 천연첨가물, L-글루타민산나트륨 제제, 면류 첨가 알칼리제, 보존료제제, 타르색소 제제 등의 혼합 제제류 등을 들 수 있다.
이때, 건강기능식품을 제조하는 과정에서 식품에 첨가되는 프라바스타틴 및 항혈소판제는 필요에 따라 그 함량을 적절히 가감할 수 있으며, 바람직하게는 식품 100 중량부에 1 중량부 내지 90 중량부 포함되도록 첨가될 수 있다.
또한, 본 발명은 기탁번호 KCTC13961BP로 기탁된 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1(Bacillus subtilis MKHJ 1-1) 균주, 이의 배양액 또는 이들의 혼합물을 유효성분으로 함유하는 식품 첨가제로서 제공한다. 상기 균주는 만니톨, 과당, 올리고사카라이드 및 덱스트란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 생산가능 하며, 식중독균 등에 대한 항균 활성을 가짐으로, 식품첨가제로서 역할을 우수히 수행 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 실시예 및 이의 도면을 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1> 고추장으로부터 유용 프로바이오틱스 균주의 선별 및 동정
<1-1> 시료 채취 및 균주 선별
경기도 지역의 가정으로부터 고추장 시료를 채취하였다. 장내환경과 같은 산성 및 담즙염에 대한 생균력 실험 방법으로 내산성과 내담즙성을 갖는 균주를 1차적으로 선별한 결과 268개의 균주를 선별하였다.
<1-2> 아스파라기나아제 활성이 있는 균주 선별
상기 1차 선별된 균주를 MCD (Modified Czapek Dox; 2.25 g/L of NaCl, 0.5 g/L of MgSO4·7H2O, 0.11 g/L of CaCl2, 2 g/L of glucose, 15 g/L of agar, 0.025 g/L of phenol red dye, 5 g/L of L-asparagine 또는 L- glutamine) 배지에 배양하였다. L-아스파라긴이 첨가된 MCD 배지에서 분홍색 콜로니를 나타내면서 동시에 L-글루타민이 첨가된 MCD 배지에서 색변화가 없는 균주 162개 선별하였다.
<1-3> 아스파라기나아제 활성을 갖는 균주 선별
상기 선별된 162개 균주를 대상으로 L-아스파라기나아제 활성을 정량적으로 측정하였다. 구체적으로, 아스파라기나아제 활성 측정방법은 다음과 같다.
균주의 L-아스파라기나아제 활성을 변형된 Worthington enzyme manual (1993)에 따라 수행하였다. 균주를 10 mL L-아스파라기나아제 활성 최적 배지(5 g/L of sucrose, 7 g/L of L-asparagine, 1 g/L of yeast extract, 1 g/L of peptone, 6 g/L of Na2HPO4, 3 g/L of KH2PO4, 0.5 g/L of NaCl, 0.012 g/L of CaCl2·2H2O and 0.24 g/L of MgSO4·7H2O)(Production of thermostable L-asparaginase from Bacillus methylotrophicus MKSY2013. MS Thesis, Dankook University, Yongin, Korea)에 접종하여 30℃에서 24 시간 동안 배양하였다. 배양 상등액을 조효소 샘플로서 사용하였다. 45 μl의 배양 상등액과 650 μl의 10mM L- 아스파라긴(in 50 mM Tris-HCl buffer, pH 8.5)을 37℃에서 1 시간 동안 배양하였다. 1.5 M Trichloroacetic acid(TCA) 용액 45 μl를 첨가하여 효소 반응을 종결하고, 10,000 rpm에서 8 분 동안 원심 분리 하였다. 250 μl의 상등액에 3.5 mL의 증류수 와 500 μl의 Nessler 's 시약(Kanto Chemical Co., Inc., Tokyo, Japan)을 넣고 실온에서 10 분 동안 반응시킨 후, Cary 60 UV/Vis 분광 광도계(Agilent Technologies Inc., CA, USA)를 사용하여 410 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질 암모니아(0, 1.5, 3, 6 μmol/mL)를 희석하여 사용하였다. L-아스파라기나아제의 1 unit은 37℃의 분석 조건 하에서 1 분당 1 μmol/mL의 암모니아를 생성한 효소의 양으로 결정되었다.
Figure 112019104375622-pat00002
상기 [표 1]은 균주의 아스파라기나아제 활성을 측정한 실험 결과로서, 아스파라기나아제 활성이 0.6 U/mL 이상인 상위 15개 균주를 선별하였다. 이중 MKHJ 1-1이 1.20 U/mL로 가장 높은 아스파라기나아제 활성을 보인 것을 확인할 수 있었다.
<1-4> 용혈성 없는 균주 선별
용혈성은 적혈구 막을 파괴하여 황달 및 빈혈을 유발하는 β-헤몰리시스와 적혈구 막을 파괴하지 않고 헤모글로빈을 메트헤모글로빈으로 산화시키는 α-헤몰리시스, 용혈현상이 없는 γ-헤몰리시스로 나눌 수 있다. 구체적으로, 용혈성 확인을 위한 측정방법은 다음과 같다.
균주의 용혈성 확인을 위해, 5% sheep blood를 함유하는 TSA(Tryptic soy agar; Bacto ™, Becton Dickinson and Co., Sparks, MD)배지를 제조하였다. 균주는 획선 도말하여 37℃에서 24 시간 동안 배양하였고 균체 주위에 생기는 환의 형태로 α, β, 및 γ 용혈성을 확인하였다. 이때, 바실러스 세레우스 KCTC 1012를 용혈의 양성 대조군(positive control)으로 사용하였다.
Figure 112019104375622-pat00003
상기 [표 2]는 균주의 용혈성을 측정한 실험 결과로서, 헤몰리신(hemolysin)을 유리하여 적혈구를 용해하거나 혈액을 변색시키는 용혈성을 보유하고 있는지 확인한 결과, MKHJ 1-1, 1-2, 2-2, 13-2, 17-1, 19-2 균주는 γ-용혈현상을 나타내는 것으로 확인되었다. 참고로, β-용혈현상을 나타내어 8개의 균주는 선별에서 제외하였다.
<1-5> 베타-글루쿠로니다제에 대한 활성을 갖는 균주 선별
발암효소로 알려진 베타-글루쿠로니다제의 활성을 측정하여 선별균주의 유해효소 생성여부를 확인하고자 하였다.
기질로 사용되는 ρ-니트로페닐-β-D-글루쿠로나이드는 β-글루쿠로니다제에 의해 β-글루쿠로닉산과 ρ-니트로페놀로 분해되면서 노란색을 띄게 된다.
베타-글루쿠로니다제 활성은 Shokryazdan et al.(Shokryazdan, P., Jahromi, M.F., Liang J.B., Kalavathy, R., Sieo ,C.C., Ho, Y.W. (2016) Safety assessment of two new Lactobacillus strains as probiotic for using a rat model. PloS one. 11(7))의 방법을 변형하여 실험하였다.
구체적으로, 균주의 배양액을 1 mL NB(1 %)에 접종하고 24 시간 동안 30℃에서 배양하였다. 배양 상등액을 조효소 샘플로서 사용하였다. 간단히 0.4 mL의 2 mM ρ-니트로페닐-β-D-글루쿠로나이드(Tokyo Chemical Industry CO., LTD, Tokyo, Japan), 0.1 mL의 phosphate buffer(pH 7.0) 및 0.2 mL 배양 상등액을 넣고 37℃에서 30 분 동안 배양하였다. 다음으로 0.6 mL의 0.5 N NaOH를 첨가하여 반응을 중지시켰다. Cary 60 UV/Vis 분광 광도계(Agilent Technologies Inc., CA, USA)를 사용하여 405 nm에서 흡광도를 측정함으로써 상등액의 베타-글루쿠로니다제 활성을 측정하였다.
이때 표준물질 ρ-니트로페놀(0, 2.5, 5, 10 μmol/L)을 희석하여 사용하였다. 표준 곡선(standard curve)을 이용하여 베타-글루쿠로니다아제의 1 unit은 37℃에서 분석 조건 하에서 1 분당 1 μmol/L의 ρ-니트로페놀을 방출할 수 있는 효소의 양으로 측정되었다. 이때, 베타-글루쿠로니다제를 생성하는 에스케리치아 콜리 KCTC 1682를 양성 대조군(positive control)으로 사용하였다.
Figure 112019104375622-pat00004
상기 [표 3]은 균주의 베타-글루쿠로니다제 활성을 측정한 실험 결과로서, 양성 대조군으로 사용한 에스케리치아 콜리 KCTC 1682는 노란색을 나타내었고, MKHJ 1-1, 1-2, 2-2, 13-2, 17-1, 19-2는 무색을 나타내었다.
아울러, 베타-글루쿠로니다제를 정량적으로 측정한 결과를 살펴보면, 에스케리치아 콜리 KCTC 1682는 0.81 ± 0.16 U/mL 이였으며 MKHJ 1-1, 1-2, 2-2는 0.25 U/mL, 13-2는 0.31 U/mL, 17-1은 0.11 U/mL, 19-2는 0.36 U/mL 이었다. 따라서 상기 6개의 균주는 용혈현상, 유해효소를 생성하지 않아 프로바이오틱스로서 안전성이 있을 것으로 확인되었다.
<1-6> 항균 활성을 갖는 균주 선별
항균 활성을 갖는 균주를 선별하고자 하였다. 구체적으로, 항균 활성을 갖는 균주를 선별하기 위해 다음과 같은 방법으로 실험하였다.
구체적으로, 지시균주를 7 log CFU/mL가 되도록 OD600 = 0.1로 조정하였고 이를 멸균 면봉으로 배지에 획선 도말하였다. 균주의 48 시간 배양액 20 μl을 지시균주가 접종된 배지에 점적하여 24 시간 후, 생육저해를 나타내는 증식억제대의 직경(mm)을 측정하였다. 이때 지시균주로 에스케리치아 콜리(Escherichia coli) KCTC 1682, 슈도모나스 에루지노사(Pseudomonas aeruginosa) KCTC 1750, 쉬겔라 손네이(Shigella sonnei) KCTC 2518, 쉬젤라 플렉스네리(Shigella flexneri) KCTC 22192, 클렙시엘라 뉴모니아(Klebsiella pneumoniae) KCTC 2208, 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) KCTC 3881, 바실러스 세레우스(Bacillus cereus) KCTC 1012, 리스테리아 모노시토게네스(Listeria monocytogenes) KCTC 3710, 리스테리아 이노쿠아(Listeria innocua) KCTC 3586을 사용하였다.
Figure 112019104375622-pat00005
상기 [표 4]는 균주의 항균 활성을 측정한 실험 결과로서, MKHJ 1-1, 13-2, 19-2가 9개의 지시균주에 대해 가장 넓은 항균 스펙트럼을 보유하는 것으로 확인되었다. L-아스파라기나아제 활성과 용혈성, 베타-글루쿠로니다제 활성, 항균활성 실험 결과를 바탕으로 최종적으로 MKHJ 1-1 균주를 선별하였다.
MKHJ 1-1 균주는 에스케리치아 콜리(Escherichia coli) KCTC 1682, 슈도모나스 에루지노사(Pseudomonas aeruginosa) KCTC 1750, 쉬겔라 손네이(Shigella sonnei) KCTC 2518, 쉬젤라 플렉스네리(Shigella flexneri) KCTC 22192, 클렙시엘라 뉴모니아(Klebsiella pneumoniae) KCTC 2208, 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) KCTC 3881, 바실러스 세레우스(Bacillus cereus) KCTC 1012에 대해 항균 활성을 보였다. 이러한 결과는 본 발명의 균주가 유해 균주를 억제함으로써 장내 미생물 균총의 안정화에 기여할 수 있다고 사료된다.
<1-7> 최종 선별균주의 생리적 및 생화학적 특성 확인
최종 선별된 MKHJ 1-1 균주의 동정을 위해 일차적으로 형태학적, 생화학적 조사를 수행하였다. 하기 [표 5]를 참조하면, 상기 균주는 형태학적 특성으로는 그람양성이었으며 현미경 관찰결과 간균임을 확인되었다. 카탈라아제 테스트 결과 양성이었으며 포자를 형성하는 것을 확인하여 바실러스 균주로 추정하였다(표 5).
Figure 112019104375622-pat00006
<1-8> 최종 선별균주의 탄수화물 발효력
선별된 균주의 당이용성을 분석하기 위해 API 50 CHB kit(BioMerieux, Lyon, France)를 사용하여 49개의 탄소원에 대한 이용성을 확인하였다. NA(nutrient agar)에서 배양된 균주의 콜로니를 2 MacFarland의 탁도로 조절하여 현탁액을 제조하였다. 탁도를 맞춘 API 50 CHB medium을 API 50CH 스트립에 120 μl씩 분주하고 미네랄 오일(mineral oil)로 튜브에 2 방울씩 첨가하여 37℃에서 24 시간 및 48 시간 동안 배양하여 당 발효패턴을 확인하였다(표 6).
Figure 112019104375622-pat00007
<1-9> 선별균주의 동정 및 계통수 작성
선별 균주의 동정은 16S rRNA의 염기서열 분석 및 상동성 검색을 통하여 실시하였다. PCR universal primer인 forward primer 27F(5'-AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG-3')와 reverse primer인 1492R(5'-GGT TAC CTT GTT ACG ACT T-3')를 사용하여 16S rRNA 유전자를 증폭시켰다. template DNA 1 μl, 10X EF-Taq reaction buffer5 μl, dNTP mix (dATP, dTTP, dGTP, dCTP, 10 mM concentration each) 1 μl, forward primer(10 pmol/μl) 2 μl, reverse primer(10 pmol/μl) 2 μl, Solg™EF-Taq (2.5 U/μl) 0.5 μl, 증류수 38.5 μl를 혼합하여 PCR을 수행하였다. 반응조건은 95℃에서 15 분 pre-denaturation하고, 95℃에서 20 초, 50℃에서 40 초, 72°C에서 1 분 30 초의 30 사이클을 반복하고 마지막으로 72℃에서 5 분간 반응하였다. 증폭된 PCR 산물은 PCR purification kit를 이용하여 정제하였다.
아울러 염기서열의 분석은 (주)솔젠트에 의뢰하였다(Solgent, Daejeon, Korea). 분석결과를 Ezbiocloud(https://www.ezbiocloud.net)의 Blast를 이용하여 Database에 등록된 염기서열과 상동성을 비교하였다. 확보된 염기서열은 MEGA 7.0 프로그램을 사용하였으며 염기서열 간 상호비교 후 계통도를 작성하였다. 계통도는 Neighbor-joining method를 사용하였다.
Figure 112019104375622-pat00008
최종 선별된 MKHJ 1-1의 16S rRNA 유전자 염기서열 분석 결과 도 1에 나타낸 서열번호 1의 염기서열을 갖으며, 이를 바탕으로 BLAST 검색한 결과, 바실러스 서틸리스 서브스페시스 스테코리스(Bacillus subtilis sbusp. stercoris) D7XPN1과 99.84%의 상동성을 가지는 미생물로 동정되었다(표 7). 아울러, 16S rRNA 염기서열을 토대로 하여 계통수를 작성하여 도 2에 나타냈다.
이에 본 발명자는 상기 균주를 새로운 바실러스 서틸리스 균주로 동정하였고, 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1로 명명하여 한국생명공학연구원 생물자원센터에 2019년 9월 26일자로 기탁하였다(기탁번호 KCTC13961BP).
<실시예 2> 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주의 특징 확인
<2-1> 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주의 내산성과 내담즙성 및 생존력
담즙산은 미생물의 세포막에 영향을 주어 미생물을 사멸시키기 때문에 프로바이오틱스로 사용되기 위해서는 내담즙성이 있어야 한다. 따라서 pH 및 담즙산염에 대한 내성 효과를 알아보기 위해서, 균주를 NB(nutrient broth, 5 g/L peptone, 3 g/L beef extract) 액체배지에서 30℃에서 24 시간 배양하여 실험을 진행하였다. 내산성실험을 위해 0.1% 펩신을 포함하는 0.85% 멸균 염류(saline) 용액(pH 2.5)에 균 배양액을 10% 접종하여 37℃에서 1, 2, 3 시간 배양하였다. 내담즙성 실험을 위해 0.3% 담즙산염(SigmaAldrich,StLouis, USA) 함유 용액(K2HPO4 12.4 g/L, Trisodium citrate dehydrate 11.37 g/L, KH2PO4 7.6 g/L, 6 g/L (NH4)2SO4, pH6.9)에 균 배양액을 10% 접종하여 37℃에서 1, 2, 3 시간 배양하였다. 배양액을 희석하여 NA(nutrient agar, 5 g/L peptone, 3 g/L beef extract, 15 g/L agar) 플레이트에 도말한 후 37℃에서 24 시간 배양하였다. 펩신과 담즙산염 용액에 첨가 전 생균수를 대조구로 사용하였으며 상대적 생존율(Relative survival rate)을 계산하였다.
- 상대적 생존율(Relative survival rate)(%)=(반응 후의 Log CFU/ml 값/0 시간에서의 Log CFU/mL 값)×100
Figure 112019104375622-pat00009
상기 [표 8]은 MKHJ 1-1의 내산성을 측정한 실험 결과로서, MKHJ 1-1는 pH 2.5에서 3 시간 배양하여도 90% 이상의 생존율을 보여주었다. 또한 MKHJ 1-1을 0.3% 담즙산염에서 3 시간 배양하였을 때 42.39%의 생존율이 확인되었다. 이러한 결과를 통해 본 발명의 균주가 생균제로서 사용이 가능함을 확인할 수 있었다.
<2-2> 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주의 세포표면 소수성 측정
균주의 장내 부착능을 확인하기 위해, 소수성이 높은 헥사데칸(hexadecane), 전자 공여체의 특성을 나타내는 클로로폼(chloroform), 전자 수용체 특성을 나타내는 에틸 아세테이트(ethyl acetate)를 사용하여 균주가 소수성(hydrophobicity) 표면에 부착하는 정도를 측정하였다. 구체적으로 세포표면 소수성 측정은 다음과 같다.
TSB(Tryptic soy broth; Bacto™, Becton Dickinson and Co., Sparks, MD, USA)배지에 균을 30℃에서 24 시간 배양한 후, 배양액을 원심분리하여(9425xg, 5분) phosphate buffer saline(PBS, pH7.4)에 2 번 세척하였고 OD600=0.5로 조정하여 균주 현탁액을 제조하였다. 균주 현탁액 2 mL와 소수성용매 (hexadecane, chloroform, ethyl acetate) 2 mL를 넣고 5 분간 볼텍싱(vortexing)한 후 30 분 동안 상온에서 방치하여 층이 분리되도록 하였다. 선별된 균주의 현탁액(A0)과 분리된 층의 수용성 층(A1)에 대한 흡광도를 600nm 측정하였으며 아래의 공식에 따라 세포표면의 소수성을 측정하였다.
- 소수성(hydrophobicity)(%)=[1-(A1/A0)]×100
- A0=유기용매 혼합하기 전 흡광도 측정 값
- A1=유기용매 혼합한 후 흡광도 측정 값
소수성 측정 결과인 [도 3]을 살펴보면, MKHJ 1-1의 소수성 정도는 헥사데칸에 대해 31.70%로 나타났고, 클로로포름에서 24.81%, 에틸 아세테이트에서 31.90%를 나타냄을 확인할 수 있었다.
<2-3> 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주의 자가응집정도(autoaggregation) 및 공동응집정도(coaggregation) 측정
(1) 자가응집정도 측정
장내 세포 내 부착능력을 간접적으로 확인하기 위해 자가응집정도(autoaggregation) 실험을 진행하였다. TSB(Tryptic soy broth; Bacto™, Becton Dickinson and Co., Sparks, MD, USA)배지에 균을 30℃에서 24 시간 배양한 후, 배양액을 원심분리하여(9425xg, 5 분) phosphate buffer saline(PBS, pH7.4)에 2 번 세척하였고 OD600=0.3로 조정하여 균주 현탁액을 5 시간 동안 방치하면서 자가응집정도를 확인하였다. 실험시작 직후(A0)와 시간별 배양 후(At) 흡광도를 600 nm에서 측정하였다. 자가응집정도(autoaggregation)의 계산식은 아래와 같다.
- 자가응집정도(autoaggregation)(%)=[1-(At/A0)]×100
- At : 1 시간, 2 시간, 4 시간, 5 시간별 흡광도 측정값
- A0 : 0 시간 흡광도 측정값
자가응집정도 측정 결과인 [도 4]를 살펴보면, MKHJ 1-1의 자가응집정도(autoaggregation)를 측정 결과, 5 시간 후에 63.03%의 응집성을 나타냄을 확인할 수 있었다. 아울러, B. amyloliquefaciens ASM1은 65.5-75.5%(24 시간 배양)(Manhar et al., 2015), Bacillus subtilis P233은 88.13%(4 시간 배양)(Jeon et al., 2017)의 자가응집성을 나타냈는데 이는 본 발명 균주의 결과와 비슷한 경향을 보임을 확인할 수 있었다.
(2) 공동응집정도 측정
공동응집정도(coaggregation)를 구하기 위한 균주 현탁액 준비 방법은 전술한 자가응집정도에서 실시한 것과 같다. 선별된 균주의 현탁액 2 mL와 병원성균의 현탁액 2 mL를 혼합한 후 상온에서 2 시간, 4 시간, 5 시간, 24 시간 동안 방치하면서 600 nm에서 흡광도를 측정하였다. 공동응집정도의 계산식은 아래와 같다.
- 공동응집정도(coaggregation)(%) = [(Apat+Aprobio)/2-Amix]/(Apat+Aprobio)/2*100
- Apat, Aprobio : 각 두 균주 간의 초기 흡광도 측정값
- Amix : 혼합 후 2 시간, 4 시간, 5 시간, 24 시간 별 흡광도 측정값
Figure 112019104375622-pat00010
상기 [표 9]는 균주의 공동응집정도를 측정한 실험 결과로서, MKHJ 1-1과 에스케리치아 콜리(Escherichia coli) KCTC 1682, 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) KCTC 3881, 리스테리아 모노시토게네스(Listeria monocytogenes) KCTC 3710의 공동응집정도 측정한 결과, 24 시간에서 각각 21.75%, 21.43%, 17.37%로 나타냄을 확인할 수 있었다. Xu 등(2009)에 따르면, 공동응집정도는 병원성균의 콜로니화(colonization)를 억제할 수 있다고 하였다(Assessment of cell surface properties and adhesion potential of selected probiotic strains. Letters in Applied Microbiology. 49, 434-442).
따라서, MKHJ 1-1을 프로바이오틱스로 섭취했을 때 병원성 균이 장점막에 부착하는 것을 다소 저해할 수 있을 것이라 판단된다.
<2-4> 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주의 세포 외 효소활성 확인
프로테아제의 활성은 Jeon 등(2017)의 방법을 변형하여 측정하였다(Probiotic characterization of Bacillus subtilis P223 isolated from kimchi. Food Science and Biotechnology. 26(6), 1641-1648). 구체적으로, TSB(Tryptic soy broth; Bacto™, Becton Dickinson and Co., Sparks, MD, USA)배지에 균을 30℃에서 24 시간 배양한 후, 배양액을 원심분리 하여(9425xg, 3 분) 상등액을 조효소액으로 사용하였다. 상등액 0.3 mL에 0.6% 카제인(in 0.05 M Potassium phosphate buffer, pH 7.5) 0.3 mL를 넣고 37℃에서 10 분간 반응 시킨 후 0.4 M TCA 0.6 mL를 넣어 반응을 정지시켰다. 반응 종료 후 9425xg에서 3 분간 원심분리하여 얻은 상등액 0.15 mL에 0.4 M sodium carbonate 0.75 mL와 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent(Sigma Aldrich, St. Louis, USA) 0.15 mL를 가하여 상온에서 20 분간 방치시킨 후 600 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질 티로신(tyrosine)을 단계적으로 희석하여 동일한 방법으로 분석한 후 표준 곡선(standard curve)을 이용하여 1 unit은 1 분 동안 티로신 1 μmol/L을 유리시키는 양을 환산하여 계산하였다.
아밀라아제 활성측정은 Jeon 등(2017)의 방법을 변형하여 측정하였다(Probiotic characterization of Bacillus subtilis P223 isolated from kimchi. Food Science and Biotechnology. 26(6), 1641-1648).
TSB(Tryptic soy broth; Bacto™, Becton Dickinson and Co., Sparks, MD, USA)배지에 균을 30℃에서 24 시간 배양한 후, 배양액을 원심분리 하여(9425xg, 3분) 상등액을 조효소액으로 사용하였다. 1% 가용성전분(in 0.02 M Sodium phosphate buffer, pH 7.0) 0.25 mL에 상등액 0.25 mL 첨가하여 37℃에서 30 분간 반응한 후 1 mL의 DNS(3,5-dinitrosalicylic acid) 용액을 첨가하여 95℃에서 5 분간 반응하였다. 3 mL의 증류수를 넣은 후 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. 1 unit은 1 분 동안 말토스(maltose) 1 μg을 분해시키는 양을 환산하여 계산하였다.
Figure 112019104375622-pat00011
상기 [표 10]은 균주의 프로테아제와 알파-아밀라아제의 활성을 측정한 실험 결과로서, MKHJ 1-1의 프로테아제 활성은 9.19 U/mL였으며 아밀라아제활성은 12.47 U/mL임을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 미뤄볼 때, 단백질과 전분을 효과적으로 분해하여 흡수율과 흡수 효율을 증가시키고 소화 장애 감소 등의 효과가 발생할 것으로 판단된다. 또한 프로테아제를 생산함으로써 발효식품에서 구수한 맛 성분인 유리아미노산의 함량에 영향을 줄 수 있을 것이라 기대되며 아밀라아제 효소를 생성하여 식품의 풍미, 조직직감 뿐만 아니라 다양한 기능성을 갖는 2차 산물이 생성될 것이라 사료된다.
하기에 본 발명에 따른 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주를 포함하는 조성물의 제조예를 설명하나, 본 발명은 이를 한정하고자 함이 아닌 단지 구체적으로 설명하고자 함이다.
<제조예 1: 생균제 조성물의 제조>
본 발명의 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주를 2.0% 글루코스, 1.0% 펩톤, 1.0% 효모추출물, 0.2% 제이인산, 0.05% 황산마그네슘 및 0.05% 시스테인이 함유된 배지에 접종하여 37℃에서 2일 동안 호기적으로 배양하였다. 탈지강, 대두박, 옥분 및 당밀이 각각 3:1:1:1의 중량비로 혼합되어 들어 있는 고체 배양기에 상기 각 균주의 배양액을 10 중량%로 접종한 후, 여기에 물을 45 내지 60 중량%로 첨가하였다. 이를 40℃에서 3 일 동안 교반시키면서 혐기적으로 고체발효를 수행하여 생균제 조성물을 제조하였으며, 이때 제조된 생균제 조성물은 본 발명의 유산균이 1×108 cfu/g 이상으로 포함되도록 하였다.
<제조예 2: 식품첨가용 조성물의 제조>
본 발명의 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주를 각각 2.0% 글루코스, 1.0% 펩톤, 1.0% 효모추출물, 0.2% 제이인산 및 0.05% 황산마그네슘, 0.05% 시스테인 등이 함유된 배지에 접종하여 37℃에서 2일간 호기적으로 배양하였다. 분유 또는 탈지유(skim milk) 및 전분 또는 유당을 1:1 중량비로 혼합한 혼합물에 상기 배양액을 60 중량%로 첨가한 후, 이를 -70℃ 이하에서 급속 냉동시킨 후, -60℃에서 36 시간 동안 동결 건조시켜 식품첨가용 조성물을 제조하였다. 이때, 동결건조시 수분 증발 효율을 높이기 위한 열판의 온도는 30℃로 하였으며, 이때 제조된 식품첨가용 조성물은 본 발명의 유산균이 1×108 cfu/g 이상으로 포함되도록 하였다.
<제조예 3: 약학 조성물의 제조>
상기 제조예 1 및 2 에서 얻어진 생균 조성물 분말을 각각 통상적인 방법에 따라 정제, 환제 및 캡슐제로 성형하여 약학조성물로 제조하였으며, 이때 제조된 조성물은 본 발명의 유산균이 1×108 cfu/g 이상으로 포함되도록 하였다.
본 발명에 따른 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1 균주는 L-아스파라기나아제(L-asparaginase)를 생성하고 L-글루타미나아제(L-glutaminase)를 생성하지 않는 신규한 프로바이오틱스 균주이다. 또한, 식중독균에 대한 항균 활성 효과가 있으며, 소화효소인 아밀라아제(amylase) 및 프로테아제(protease)의 활성시켜 소화개선 효과가 있는 바, 용혈 활성과 베타 글루쿠로니다제 활성을 나타내지 않아 안전성이 확보된 것으로 암 개선용 건강기능식품 조성물, 또는 의약품 조성물로 이용될 수 있다.
한국생명공학연구원 KCTC13961BP 20190926
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Claims (10)

  1. L-아스파라기나아제(L-asparaginase)에 대한 우수한 생성능을 갖으면서, L-글루타미나아제(L-glutaminase)를 생성하지 않는 기탁번호 KCTC13961BP로 기탁된 바실러스 서틸리스 MKHJ 1-1(Bacillus subtilis MKHJ 1-1) 균주.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 균주는 베타-글루코로니데이즈(beta-glucuronidase)에 대해 활성이 없는 프로바이오틱스 균주인 것을 특징으로 하는, 균주.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 균주는 에스케리치아 콜리(Escherichia coli), 슈도모나스 에루지노사(Pseudomonas aeruginosa), 쉬겔라 손네이(Shigella sonnei), 쉬젤라 플렉스네리(Shigella flexneri), 클렙시엘라 뉴모니아(Klebsiella pneumoniae), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 및 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 식중독균에 대한 항균 활성을 갖는 것을 특징으로 하는, 균주.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 균주는 알파-아밀라아제(α-amylase) 및 프로테아제(protease)의 활성을 갖는 것을 특징으로 하는, 균주.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 균주는 내산성, 내담즙성, 및 장내 부착능이 우수한 것을 특징으로 하는, 균주.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 균주는 용혈 현상이 없는 것을 특징으로 하는, 균주.
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