KR20040106855A

KR20040106855A - 바실러스 속 박테리아의 생육을 억제하는 천연 항균펩타이드 함유 생식 조성물

Info

Publication number: KR20040106855A
Application number: KR1020030037719A
Authority: KR
Inventors: 김태석; 허지운; 심재석; 김현수; 김경남
Original assignee: 주식회사풀무원
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2004-12-18

Abstract

본 발명은 생식제품의 원료 및 제조 공정 중에 혼입되어 존재하는 바실러스속 박테리아의 생육을 효과적으로 억제하는 천연 항균 펩타이드 함유 생식 조성물에 관한 것이다.

Description

바실러스 속 박테리아의 생육을 억제하는 천연 항균 펩타이드 함유 생식 조성물{Composition of Saeng Sik products contained a natural antimicrobial peptide that inhibit the growth of Bacillus sp, bacteria}

본 발명은 식품의 보존 또는 생물제어제로 사용이 가능한 미생물에서 생산되는 천연 항균 펩타이드를 이용하여 토양, 물, 대기 중에 널리 퍼져 있어 생식제품의 원료 및 제조 과정에서 오염되어 식품의 부패 또는 사람에게 있어 식중독을 일으킬 수 있는 바실러스속 박테리아의 증식을 효과적으로 억제함으로 생식 제품의 저장성 및 품질을 개선할 수 있는 천연 항균 펩타이드 함유 생식조성물을 제공하는데 있다.

생식이란 아직 규정화된 정의는 없지만 사전적 의미로는 열을 가하지 않은 음식으로 화식과 상반되는 개념의 식품으로 식품 업계에서는 약 30∼50여가지의 곡류나 채소류, 버섯류, 해조류, 과일등의 대부분의 원료를 익히지 않고 저온건조하여 제조한 제품을 말한다. 예로부터 가정에서 또는 산에서 특정 종교나 철학을 가지고 군락을 이루면서 곡류나 채소 등 모든 재료를 생으로 그대로 통째 먹던 생식을 하는 사람들이 있어 왔지만 일반 현대인들이 모든 재료를 그냥 생으로 먹는 일에 대한 번거로움과 맛 등의 기호성에 있어 그대로 적용하는 데는 적합하지 않은 면이 있다. 따라서 생식의 장점을 충분히 살리면서도 바쁜 현대인들의 구미에 맞는 간편한 제품이 출현하게 된 것이다. 열을 가하지 않아 식품이 가지고 있는 영양소의 파괴나 변형이 없다는 생식의 영양학적 장점을 살리고 자연계에 가장 가까운 형태로의 보존을 위해 최소한의 가공과정인 동결건조 등의 저온건조과정을 이용하거나 아예 건조 공정 없이 최소 가공을 거치므로 맛, 색, 향 영양소의 파괴를 최소화 할 수 있다.

이와 같이 생식 제품은 최소한의 가공 과정만을 거치므로 영양적인 손실을 최소화 할 수 있지만 인위적인 살균이나 가열 과정을 거치지 않으므로 원료의 처리나 제조 과정에 있어 미생물이 혼입될 요인들에 많이 노출되어 있다. 특히 시판되는 생식류 제품의 경우 다른 유해 미생물보다 상대적으로 바실러스속 박테리아의 검출이 두드러지고 있다. 그 중에서 바실러스 세레우스 검출이 최근 들어 문제시 되고있다. 따라서 제품의 원료나 제조공정 중에 혼입될 수 있는 이런 유해 미생물을 효과적으로 제어하는 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

바실러스속 박테리아는 토양, 물, 대기 중에 널리 퍼져 있는 박테리아로서 원료 및 식품의 제조 과정에서 오염되어 식품의 부패, 또는 사람에게 식중독을 일으키는데 이 박테리아는 호기적으로 포자를 형성하여 여러 가지 화학물질과 건조 그리고 살균처리에 대하여 저항력을 가지고 있으므로 식품 제조시의 살균 공정에서도 살아남아 식품에서 균이 증식하여 문제를 일으킬 가능성이 있다. 바실러스속 박테리아 중 바실러스 세레우스는 엔테로톡신(enterotoxin)을 생산하며, 식품에 10⁵∼ 10⁶cfu/g 수준으로 오염되었을때 식중독을 유발하는데, 최근에는 저온에서도 생육하는 내냉성 바실러스균이 보고 되기도 하였다. 이런 바실러스속 박테리아의 오염은 원료단계에서 부터 이루어지기 때문에 오염 자체를 완전히 차단하는 것은 현실적으로 불가능하다. 특히 생식 제품과 같이 비건조 혹은 동결건조 등의 최소한의 공정만을 거치는 식품의 경우 균을 효과적 저해하기 위해서는 보존제 등을 식품 가공 또는 제조시에 첨가해줌으로 오염된 균의 생육을 일정 수준 이하로 억제시키는 것이 보다 효율적이다.

식품 보존제는 주로 화학적 합성보존제가 널리 사용되고 있으나 이들 화학식품 보존제나 독성이 큰 항생물질의 사용은 소비자가 원하지 않고 있다. 따라서 인체에 무독하고 식품과 함께 섭취시 소화효소에 의해 쉽게 분해되는 항균성 펩타이드 계열의 천연보존제에 대한 관심이 증대되고 있다.

미생물 유래 항균성 펩타이드는 인체에 섭취시 소화효소에 의해 분해되므로인체에 무독하고 잔류성이 없으므로, 새로운 생물학적 보존제 또는 발효식품의 생물제어제로서 그 가치가 크다. 항균성 펩타이드 중 유산균이 생산하는 가장 널리 알려진 나이신(nisin)은 광범위한 항균 범위 때문에 오래 전부터 사용이 허용되어 왔으며, 미국에서도 1988년 식품의약안전본부(FDA)가 그라스(GRAS, generally recognized as safe) 식품 첨가물로 인정하게 되었다.

이러한 공지의 나이신에 대하여 킬리이트화제, 계면활성제를 포함하는 조성물을 이용하여 살균제로 사용하거나 혹은 나이신과 스태피로코커스 미생물이 생산하는 리소스타틴과 같은 항균 펩타이드인 박테리오신을 이용하여 살균제로 사용하는 보고가 있었다. 또한 일부 연구자들에 의하면 충치 원인물질인 스트렙토코커스뮤탄스균을 효과적으로 억제하는 박테리오신을 이용한 구강 위생용 양치 조성물을개발한 실례가 있다.

반면 생식제품에 함유된 바실러스 속 박테리아를 효과적으로 억제하고자 하는 목적으로 박테리오신을 적용한 기술개발은 아직 이루어지지 않았으며, 특히 생식원료 및 제품에 함유된 바실러스 세레우스의 생육을 억제하는 용도로 밝혀진 연구결과는 없었다.

따라서 본 발명은 천연 항균 펩타이드인 박테리오신을 이용하여 생식 제품의 원료나 제조 과정에서 혼입되어 식품의 부패 또는 사람에게 있어 식중독을 유발할 수 있는 바실러스속 박테리아의 증식을 억제함으로 품질을 향상시킬 수 있는 생식 조성물을 제공하는 것이며, 보다 구체적으로 대표적인 공지의 박테리오신인 나이신생산균주 또는 락토코커스 락티스 서브스피시즈 락티스 A164(J. Appl. Microbiol. 88, 563-571), 락토코커스 락티스 BH5(J. Food Prot. 63, 1707∼1712), 락토코커스 락티스 NK24(Food Microbiol. 18, 17-24) 등과 같은 대표적인 박테리오신 생산 미생물을 이용하여 바실러스 속 박테리아의 증식을 억제하는 효과를 규명함으로써 생식제품의 품질을 향상시키는 천연 항균 펩타이드 박테리오신 함유 생식 조성물을 제공하는 것이다.

도 1는 항균펩타이드 배양여액 농도별 첨가시 바실러스 세레우스 생육 억제를 나타내는 그래프.

a) 바실러스 세레우스 ATCC 11778

b) 바실러스 세레우스 K2

●: 배양액 0% 첨가, ■: 배양액 0.1% 첨가, ▲: 배양액 1.0% 첨가, ◆ : 배양액 10.0% 첨가

다음의 실시예로서 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 설명하기 위하여 제시되는 것이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

(실시예 1)

(천연 항균 펩타이드 배양액의 바실러스 속 박테리아에 대한 항균 활성)

실험에 사용한 바실러스 속 박테리아는 한국유전자은행과 한국종균협회에서 분양받은 균주와 생식 제품에서 분리, 동정한 균(바실러스 세레우스 K2, 바실러스 퍼밀리스 Kl)으로 항균활성을 각각 측정하였다. 바실러스 속 박테리아의 배양은 각각 37℃, TSB배지를 이용하여 호기적 조건에서 배양하였다. 박테리오신 배양액은 나이신 생산 균주인 락토코커스 락티스 서브스피시즈 락티스 ATCC 11454, 락토코커스 락티스 서브스피시즈 A164, 락토코커스 락티스 BH5, 락토코커스 락티스 NK24 배양 여액을 무균 여과하여 제조하였다. 바실러스 속 균주를 TSB배지 10ml에 접종하여 37℃, 24시간 배양하였고, 이 배양액을 준비된 0.75% soft TSA에 100㎕씩 접종,혼합한 후 건조된 TSA에 중첩한 후 실온에서 30분정도 건조시킨다. 이 건조된 배지에 위에서 박테리오신 배양여액을 10㎕씩 각각 점적하여 배양여액이 완전히 확산되도록 상온에서 30분정도 건조시킨 후 37℃, 24시간 배양 후 저해환의 생성 유무를 확인하였다. 뚜렷한 생육 저해환을 보이는 경우를 + 로 그렇지 않은 경우를 -로 표시하였으며, 초기 점적한 부위보다 환의 크기가 크게 나타난 경우를 ++ 로 표기하였다. 표 1에서 보는 바와 같이 본 실험에 사용한 항균펩타이드 배양액이 대부분의 바실러스 속 미생물에 대하여 생육 저해 활성을 보임을 알 수 있었다.

[표 1]

(실시예 2)

(천연 항균 펩타이드 배양액 농도별 바실러스 세레우스 억제 효과)

상기 바실러스 속 박테리아 중 상대적으로 생식 제품에 혼입되어 식중독과 같은 문제를 유발할 수 있는 바실러스 세레우스를 대표적으로 억제 실험을 실시하였다.

실험에 사용한 바실러스 세레우스 ATCC 11778은 한국종균협회에서 분양 받은 표준균주이고 바실러스 세레우스 K2 균주는 생식제품에서 직접 분리하여 동정한 분리균주이다. 바실러스 세레우스균의 배양은 TSB배지를 이용하여 37℃, 호기적인 조건에서 배양하였고, 천연 항균 펩타이드 배양 여액은 무균 여과하여 제조하였다. 바실러스 세레우스 ATCC 11778 균과 바실러스 세레우스 K2 균을 배양하여 전배양액을 만든 후 전배양액을 스타터로 하여 TSB 배지에 5.0 중량 %로 접종한 다음, 천연 항균 펩타이드 함유 배양액을 배지 대비 중량 % 농도별로 첨가한 후 배양 시간별로 균수를 비교하였다.

도 1, a) b)에서 보는 바와 같이, 락토코커스 락티스 서브시피시즈 락티스 A164에서 생산되는 천연 항균 펩타이드 배양액을 첨가하지 않은 것과 비교하여 첨가군은 표준균인 바실러스 세레우스 ATCC 11778 균주 뿐만 아니라 제품에서 분리한 바실러스 세레우스 K2 균에 대하여 모두 억제효과를 나타내는 것을 확인하였으며, 바실러스 세레우스균은 증식하지 못하고 사멸되는 것을 알 수 있었다.

락토코커스 락티스 서브서피시즈 락티스 A164 외에 나이신 생산균주인 락토코커스 락티티스 서브서피시즈 락티스 ATCC 11454, 락토코커스 락티스 BH5, 락토코커스 락티스 NK24 등을 동일한 방법으로 천연 항균 펩타이드를 함유한 배양액을 농도별로 첨가한 것과 첨가하지 않은 것을 비교하여 배양 1시간 후에 바실러스 세레우스 ATCC 11778 균주와 제품예서 분리한 바실러스 세레우스 K2에 대하여 억제 효과를 확인한 결과(표 2, 표 3) 모두 일정 수준의 바실러스 억제효과를 나타내어 천연 항균 펩타이드가 생식제품에 함유된 바실러스 생육 억제에 유효한 효과가 있음을 증명하였다.

[표 2]

[표 3]

(실시예 3)

(천연 항균 펩타이드 함유물 제조)

본 실험에 사용한 박테리오신 생산균주 중에서 대표적으로 락토코커스 락티스 서브서피시즈 락티스 A164를 선정하였으며 본 균주를 이용하여 다양한 형태로 항균 펩타이드 함유물을 제조하였다. 즉, 공지의 항균 펩타이드인 박테리오신 정제방법을 이용하여 순수 정제하여 획득한 항균 펩타이드 함유물(함유물 a), 배양액을 12,000 ×g 에서 15분간 원심여과 하여 균체를 제거한 다음 배양여액을 공지의 방법과 같이 동결건조하여 얻은 분말 항균펩타이드 함유물(함유물 b), 배양액을 균체가 포함된 상태로 직접 동결건조하여 얻은 분말 항균 펩타이드 함유물(함유물 C), 공지의 분무건조 방법을 사용하여 배양액중에서 균체를 포함한 상태로 부형제를 이용하여 분무건조하여 획득한 분말 항균 펩타이드 함유물(함유물 d)을 제조하였다.표 4에서는 상기 각각의 조성물에 대한 성분 함량을 기재하였다.

[표 4]

(실시예 4)

(천연 항균 펩타이드 함유물에 의한 바실러스 세레우스 억제 효과)

바실러스 세레우스 ATCC 11778 표준균에 대하여 항균 펩타이드 함유물 억제 실험을 실시 하였다. 즉 각각의 분말 함유물을 실시예 2와 동일한 방법으로 농도 별 첨가하여 배양 1시간 후 생육억제 정도를 확인하였다. 표 5에서 보는 바와 같이, 바실러스 세레우스 ATCC 11778 균주에 대하여 각각의 항균 펩타이드 함유물을 함량 대비로 첨가한 경우 효과적으로 바실러스의 생육을 억제하여, 순수 박테리오신함량 1ppm (함유물 d, 0.005 중량% 함유) 이상에서 뚜렷한 억제효과를 확인할 수 있었다. 즉, 이러한 항균 펩타이드 함유물을 이용하여 바실러스 세레우스의 생육억제가 가능함으로써 생식 제품의 품질 개선을 목적으로 이용할 수 있음을 확인하였다.

[표 5]

(실시예 5)

(생식 제품에서의 바실러스 세레우스균의 억제 효과)

항균 펩타이드를 이용하여 생식 제품에 적용시 동등한 효과를 나타내는지를 확인하였다. 녹즙 등이 함유된 액상형태의 생식제품과 일반적인 분말형 생식제품 각각에 항균 펩타이드 함유물 (함유물 d, 표 4 참조)을 농도별 첨가된 생식 시험품을 제조하였다 (표 6). 본 제품에 바실러스 세레우스 K2 균주를 인위적으로 10⁴CFU/ml 수준이 되도록 첨가하여 5℃에서 저장하면서 저장기간별로 바실러스 세레우스 선택배지인 MYP 한천배지(Mannitol Egg Yolk Polymyxin Agar)를 사용하여 생존하는 균수를 계수하였다. 표 7에서는 액상생식에서 농도별 투입된 항균 펩타이드 함유물(시제품 1 ∼ 시제품 5)에서 바실러스 세레우스의 생육억제 효과를 본 결과이다. 항균 펩타이드 함유물 d가 0.01% (순수 박테리오신 2 ppm 함유) 첨가시 부터바실러스 세레우스의 생육억제 효과를 볼 수 있었으며, 0.05% 이상에서는 뚜렷한 억제 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

[표 6]

[표 7]

다음으로 생식 분말 시험품에 바실러스 세레우스 K2 배양액을 동결 건조를 통하여 분말화 한 후 인위적으로 10⁴CFU/ml수준이 되게 첨가하였다. 상기 제조한 균을 첨가하여 제조한 시료에 항균 펩타이드 함유물d 분말을 중량 대비 일정 함량으로 첨가하여(시험품 6∼10) 25℃에서 20일 동안 저장하면서 일정기간 상온에서 보존된 제품에서 바실러스 세레우스 선택배지인 MYP 한천배지(Mannitol Egg Yolk Polymyxin Agar)를 사용하여 생존하는 균수를 계수하여 억제 효과 확인 실험을 진행하였다. 표 8에서 보는 바와 같이 첨가한 항균펩타이드 초기 0.05% 첨가 (순수 박테리오신 10 ppm 함유) 부터 균 억제 효과를 보였으며 0.5% 이상에서는 뚜렷한 억제 효과를 나타내어 20일간 저장시 초기 억제된 균이 더 이상 증가하지 않음을 알 수 있었다.

이러한 결과는 본 발명에 의한 항균펩타이드가 포함된 생식제품에서 효과적으로 바실러스 속 박테리아가 생육억제 혹은 사멸되는 효과가 있음을 보여준 것으로 판단된다. 또한 실제 제품 적용에서 항균 펩타이드가 첨가된 생식제품에서 바실러스 세레우스의 증식이 효과적으로 억제되는 것을 확인하였다. 따라서 상기의 항균펩타이드 박테리오신이 액상 생식제품에서 2ppm, 분말 생식제품에서 10ppm 이상함유하는 생식제품에서 부패 및 식중독 원인균으로 지목되는 바실러스속 미생물에 대한 생육 억제 효과를 보여 생식제품의 안정성을 확보하는데 용이한 것으로 판단 되었다.

[표 8]

본 발명에 의해 개발된 천연 항균 펩타이드가 함유된 생식제품은 제품의 원료 및 제조 공정중에 혼입된 식품 부패의 원인 및 식중독을 유발하는 바실러스 속 박테리아의 생육을 억제할 수 있는 효과를 가지고 있으며, 따라서 생식 제품의 품질 향상을 도모하는데 이용할 수 있다.

Claims

생식제품에서 발생되는 바실러스 속 박테리아의 생육을 저해하는데 있어서, 박테리오신 생산균주 배양액 0.1 중량% 이상 또는 천연 항균 펩타이드 박테리오신이 각각 2ppm(액상 생식제품), 10ppm(분말 생식제품) 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 생식제품 조성물.
제 1항에 있어서, 생식제품에서 발생되는 바실러스 세레우스 박테리아의 생육을 저해하는데 있어서, 박테리오신 생산균주 배양액 0.1 중량% 이상 또는 천연 항균 펩타이드 박테리오신이 각각 2ppm(액상 생식제품), 10ppm(분말 생식제품) 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 생식제품 조성물.