KR20090105171A - Novel bacteriocin-producing lactic acid bacteria and mixed microbial composition using it - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A lactobacillus producing anti-bacteiral ingredient and a probiotic composition containing the same are provided to use as an alternative material of antibiotics. CONSTITUTION: A probiotic composition contains Lactobacillus salivarium JWS 58, KACC91357P, Lactobacillus plantarum JWS 1354, KACC91358P, Enterococcus faecium JWS 833, KACC91359P, Pediococcus pentosaceus JWS 939, KACC91360P, and their anti-bacterial product.

Description

항균물질을 생산하는 유산균 및 이를 함유하는 생균제 조성물 {Novel bacteriocin-producing lactic acid bacteria and mixed microbial composition using it}Lactobacillus producing antimicrobial substances and probiotic composition containing the same {Novel bacteriocin-producing lactic acid bacteria and mixed microbial composition using it}

본 발명은 병원성 유해세균을 억제하는 항균물질 생산균주 및 이를 이용한 생균제 조성물에 관한 것으로, 특히 항균물질을 생산하는 유산균 및 이를 함유하는 생균제 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an antibacterial substance producing strain that inhibits pathogenic harmful bacteria and a probiotic composition using the same, and more particularly, to a lactic acid bacterium producing an antimicrobial substance and a probiotic composition containing the same.

가축의 사육 및 생산에서 환축의 치료, 질병 예방, 가축의 생산성 등을 향상시키기 위하여 광범위하게 항생제가 사용되고 있으나, 최근에는 항생물질의 오남용으로 인한 내성균주의 출현과 축산물 내 잔류 항생물질로 인한 안전성 문제의 야기로 점차 규제되고 있는 추세이다. 또한 축산물의 안전성에 대한 소비자들의 인식이 높아지고, 무항생제 사용 축산물에 대한 요구가 높아짐에 따라 항생제 대체물질의 개발은 중요한 관심의 대상이 되고 있다. Antibiotics have been widely used in the breeding and production of livestock for the treatment of disease, disease prevention, and improving the productivity of livestock. However, recently, the emergence of resistant strains due to misuse of antibiotics and the safety problems due to residual antibiotics in livestock products It is a trend that is gradually being regulated. In addition, as consumers' awareness of the safety of livestock products increases and the demand for non-antibiotic livestock products increases, the development of antibiotic substitutes is of great interest.

항생제 대체물질로는 생균제(probiotics), 산성화제(acidifer), 면역조절 및 증강 물질, 사료첨가용 복합효소제, 기능성 천연추출물 등이 있으나, 장내미생물의 균형을 개선하여 숙주동물에게 유익한 작용을 하는 생균제가 가장 각광을 받고 있다(Fuller, 1992). 가축용 생균제의 주요 기작은 장내 병원성 미생물들에 대하여 유기산, 과산화수소(H2O2), 박테리오신(bacteriocin) 같은 항병성 인자의 생성과 경쟁적 배제(competitive exclusion) 등을 통하여, 장내 유해세균 및 부패 관련 균주들을 감소시킴으로써 가축의 성장촉진 및 사료효율 상승 효과를 유발하는 것이다. 또한 분뇨 배설량 감소 및 악취성 유해가스 발생의 억제를 통하여 가축의 사육환경을 개선하기도 한다. Antibiotic substitutes include probiotics, acidifers, immunomodulatory and enhancers, feed enzyme complexes, and functional natural extracts, but probiotics that benefit the host animal by improving the balance of intestinal microorganisms. Is the most sought after (Fuller, 1992). The main mechanism of probiotic for livestock is related to intestinal harmful bacteria and rot through the production and competitive exclusion of anti-pathogenic factors such as organic acids, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and bacteriocin against enteropathogenic microorganisms. By reducing the strains, it promotes the growth and feed efficiency of livestock. It also improves the breeding environment of livestock by reducing manure excretion and suppressing odorous harmful gas.

박테리오신은 세포 외로 분비되는 단백질 또는 펩타이드계 항균물질로서 생산균주와 근연관계에 있는 미생물을 죽이거나 생육을 억제하는 물질이라고 알려져 있다. 또한 소화기계의 여러 단백질 분해효소에 의해 분해되므로 인체에 무해하고 잔류성이 없는 장점이 있기 때문에, 최근에는 천연의 식품보존제로서 활용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재, 산업적으로 실용화되고 있는 유일한 박테리오신인 니신(nisin)은 약 50개국에서 가공치즈, 야채, 과일의 통조림, 발효유 제품 등에 식품보존제로서 사용되고 있다. 국내에서도 전통발효식품(김치, 젓갈)에서 유래한 유산균이 생산하는 박테리오신들의 식품부패 관련 병원성균주들에 대한 억제효과 등이 보고 되고 있다(Kwon 등, 2002). Bacteriocin is a protein or peptide-based antibacterial substance secreted to the outside of the cell is known to kill or inhibit the growth of microorganisms in close relationship with the production strain. In addition, since it is decomposed by various proteolytic enzymes of the digestive system, there is an advantage that it is harmless to the human body and has no persistence. Recently, researches for utilizing it as a natural food preservative have been actively conducted. Currently, nisin, the only bacteriocin that is commercially available, has been used as a food preservative in processed cheeses, vegetables, canned fruits and fermented milk products in about 50 countries. In Korea, bacteriocins produced by lactic acid bacteria derived from traditional fermented foods (kimchi, salted fish) have been reported to inhibit the pathogenic strains related to food spoilage (Kwon et al., 2002).

가축 질병치료에 적용된 박테리오신으로는, 발효유식품에서 분리한 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis)에 의해 생산된 락티신(lacticin) 3147을 젖소의 유방염 치료에 효과적으로 사용한 예가 있으며(Ryan 등, 1998), 대장균(E. coli)에 의해 생산되는 박테리오신인 콜리신(colicin)과 마이크로신(microcin)을 가금류 또는 소에 투여하여 살모넬라(Salmonella) 및 대장균(E. coli)O157:H7의 생육을 억제한 보고가 있다(Gillor 등, 2004; Diez-Gonzalez, 2007). 그 밖에 돼지(박경준 등, 1995; Rodr등, 2003), 가금류(Halami 등, 1999; Poeta 등, 2006) 등으로부터 박테리오신을 분리 및 확인한 보고도 있다. 그리고 축산용 생균제로 개발하기 위하여 가축의 분변 및 내장으로부터 병원성 미생물에 대하여 항균특성을 지닌 유산균들을 분리하였다는 보고가 있으나, 대부분 박테리오신이 아닌 유기산, 과산화수소, 또는 저분자성 물질인 것으로 알려져 있다. Examples of bacteriocins used in the treatment of livestock diseases include the use of lacticin 3147 produced by Lactococcus lactis isolated from fermented dairy foods in the treatment of mastitis in cows (Ryan et al., 1998). A report that inhibited the growth of Salmonella and E. coli O157: H7 by administering bacteriocins, colicin and microcin, produced by E. coli to poultry or cattle (Gillor et al., 2004; Diez-Gonzalez, 2007). In addition, there have been reports of isolates and identification of bacteriocins from pigs (Kyung-Joon Park et al., 1995; Rodr et al., 2003) and poultry (Halami et al., 1999; Poeta et al., 2006). In addition, although it has been reported that lactic acid bacteria having antimicrobial properties against pathogenic microorganisms have been separated from feces and intestines of livestock for development as livestock probiotics, most of them are known to be organic acids, hydrogen peroxide, or low molecular weight substances which are not bacteriocins.

아직까지는 가축으로부터 박테리오신을 생산하는 유산균들을 분리하여 특성 및 작용기작을 밝히고, 박테리오신 또는 박테리오신 생산균주를 이용하여 가축용 생균제를 개발하고자 하는 연구들은 찾아보기 어렵다. So far, there are few studies to separate the lactic acid bacteria producing bacteriocin from livestock to reveal their characteristics and mechanism of action, and to develop livestock probiotics using bacteriocin or bacteriocin producing strains.

또, 건강식품에 대한 소비자의 요구가 증가함에 따라, 국민 1인당 오리고기의 소비량이 1994년 0.35㎏에서 2002년 1.75㎏으로 3배 이상 증가하고 있으나, 오리에 대한 전문적인 연구는 거의 이루어지지 않고 있다.In addition, as consumer demand for health food increases, the consumption of duck meat per capita has more than tripled from 0.35 kg in 1994 to 1.75 kg in 2002, but little research has been done on ducks. have.

본 발명은 박테리오신 생산 유산균주 및 이를 이용한 생균제 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a bacteriocin-producing lactic acid strain and a probiotic composition using the same.

가축용 생균제로 사용되고 있는 미생물로는 바실러스(Bacillus), 엔테로코커스(Enterococcus), 락토바실러스(Lactobacillus), 페디오코커스(Pediococcus), 스트렙토코커스(Streptococcus), 이스트(yeast) 등이 있으나, 생균제 선발기준인 장내부착, 정착성, 안전성 등을 고려한다면 사용하고자 하는 축종으로부터 분리한 미생물을 이용하여 생균제를 제조하는 것이 바람직한 방법이다. 가금류용 생균제를 개발하기 위하여 토종닭, 육계 또는 산란계로부터 유기산, 박테리오신 등 항균물질을 생산하는 유산균을 분리하기도 하였으나(Jin 등, 1997; 김상호, 2002; 이재연 등, 2002; Stern 등, 2006), 오리로부터 유용 미생물을 분리하여 생균제를 개발하고자하는 연구결과는 거의 없는 실정이다. 본 발명에서는 오리로부터 유용 미생물인 박테리오신 생산 유산균주를 분리하여 제공하고자 한다. Microorganisms used for livestock probiotics include Bacillus , Enterococcus , Lactobacillus , Pediococcus , Streptococcus , Yeast, etc. In consideration of intrinsic adhesion, fixability, and safety, it is preferable to prepare a probiotic using microorganisms isolated from animal species to be used. In order to develop probiotics for poultry, lactic acid bacteria producing antimicrobial substances such as organic acids and bacteriocins were isolated from domestic chickens, broilers or laying hens (Jin et al., 1997; Kim Sang-ho, 2002; Lee Jae-yeon, 2002; Stern et al., 2006). There are very few researches to develop probiotics by separating useful microorganisms from them. In the present invention, it is intended to provide a bacteriocin-producing lactic acid strain isolated from ducks.

가축의 장내에는 400여종의 다양한 미생물들이 생태계를 이루면서 상호생존하고 있기 때문에, 동일 속의 다른 미생물 또는 다른 속의 미생물들로 이루어진 복합생균제를 사용하는 것이 단일 미생물로 이루어진 생균제보다 가축의 장내 생존에 유리하며, 성장률 및 폐사율에서 개선효과가 있었다고 보고되어 있다(Timmerman 등, 2004). 따라서 본 발명에서는 오리로부터 분리된 박테리오신 생산 유산균주 및 이들이 생산하는 여러 종류의 박테리오신을 조합하여 항생제를 대체할 수 있는 복합생균제, 특히 오리 사육에 적합한 복합생균제를 개발하고자 한다.Since more than 400 different microorganisms coexist in the intestine of the livestock, the use of complex probiotics consisting of different microorganisms of the same genus or microorganisms of different genus is advantageous to the intestinal survival of livestock than the probiotics consisting of single microorganisms. Improvements in growth and mortality have been reported (Timmerman et al., 2004). Therefore, in the present invention, a combination of bacteriocin-producing lactic acid strains isolated from ducks and various types of bacteriocins produced by them is intended to develop a complex probiotic that can replace antibiotics, in particular a complex probiotic suitable for breeding ducks.

이를 위해 본 발명에서는, 오리의 소장 및 맹장으로부터 항균물질 특히 박테리오신을 주로 생산하는 4주의 미생물을 분리, 동정하였으며, 항균물질의 특성 및 프로바이오틱스의 요건 등을 확인하였다. 이러한 연구결과를 토대로 본 발명에서는, 오리의 소화기관으로부터 유래되고, 항균물질을 생산하는 4개의 균주, 락토바실러스 살리바리우스 JWS 58 (Lactobacillus salivarium JWS 58, KACC91357P); 락토바실러스 플란타륨 JWS 1354 (Lactobacillus plantarum JWS 1354, KACC91358P); 엔테로코커스 패슘 JWS 833 (Enterococcus faecium JWS 833, KACC91359P) 및 페디오코커스 펜토사시우스 JWS 939 (Pediococcus pentosaceus JWS 939, KACC91360P)가 제공된다. To this end, in the present invention, microorganisms were isolated and identified from the small intestine and caecum of the four weeks mainly producing antimicrobial material, especially bacteriocin, and confirmed the characteristics of the antimicrobial material and the requirements of probiotics. Based on these findings, in the present invention, Lactobacillus salivarium JWS 58 (KACC91357P), four strains derived from the digestive organs of ducks and producing antibacterial substances; Lactobacillus plantarum JWS 1354, KACC91358P); Enterococcus JWS 833 ( Enterococcus faecium JWS 833, KACC91359P) and Pediococcus pentosassius JWS 939 ( Pediococcus pentosaceus JWS 939, KACC91360P).

단일 박테리오신을 사용하는 것 보다 여러 개의 박테리오신을 조합하여 사용하는 것이 더 폭넓은 항균범위를 나타내고, 박테리오신에 저항하는 미생물의 숫자를 줄임으로써 응용 범위도 더욱 확대할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 더욱 효과적인 오리 전용 생균제를 개발하기 위하여, 선발된 미생물 및 박테리오신으로 복합생균제를 구성하고, 최종적으로 오리사양실험을 통하여 복합 생균제의 효과를 확인하였다. 이러한 실험결과를 토대로 본 발명에서는, 상기 4개의 균주 및 이들이 생산하는 항균물질을 포함하는 생균제 조성물이 제공된다. 본 발명의 생균제 조성물은 바람직하게는 상기 균주들을 각각 1.0×106 cfu/g∼1.0×1010 cfu/g으로 포함 한다.Combination of several bacteriocins rather than a single bacteriocin shows a broader antimicrobial range and can be further extended by reducing the number of microorganisms resistant to bacteriocin. Therefore, in the present invention, in order to develop a more effective duck-only probiotics, a complex probiotic was composed of selected microorganisms and bacteriocin, and finally the effect of the complex probiotic was confirmed through a duck specification experiment. Based on the experimental results, the present invention provides a probiotic composition comprising the four strains and the antimicrobial substances produced by them. The probiotic composition of the present invention preferably comprises the strains at 1.0 × 10 6 cfu / g to 1.0 × 10 10 cfu / g, respectively.

본 발명에서는 오리의 소장 및 맹장으로부터 새로운 박테리오신 생산균주들을 분리, 동정하여 복합생균제로 제조하였으며, 본 발명에 따른 복합생균제는 오리 사양시험을 통해 확인되는 바와 같이 병원성 세균에 대한 억제능력이 우수하여 오리를 포함한 가축사육에서 항생제 대체물질로서 큰 활용이 기대된다.In the present invention, new bacteriocin-producing strains were isolated and identified from the small intestine and caecum of the duck to prepare a complex probiotic, the complex probiotic according to the invention is excellent in the ability to inhibit pathogenic bacteria as confirmed through the duck specification test It is expected to be used as a substitute for antibiotics in livestock raising.

본 발명에서는 항생제 대체물질로서 가축용, 특히 오리용 생균제를 개발하기 위하여, 오리의 소장 및 맹장으로부터 장내 병원성 세균들에 대한 강력한 항균활성을 지닌 박테리오신을 생산하는 미생물들을 선발하고 동정하였다. 본 발명에서는 더욱 효과적인 생균제를 개발하기 위하여, 선발된 미생물중에서 서로 시너지 효과를 발휘할 수 있는 미생물 및 박테리오신을 선택하여 복합 사용시 병원성 세균에 대한 억제능력을 향상시켰다. 본 발명에서 새롭게 분리, 동정된 박테리오신 생산 유산균은, 장내 병원성 유해세균을 억제하고 프로바이오틱스 특성을 지닌 락토바실러스 살리바리우스 JWS 58 (Lactobacillus salivarium JWS 58, KACC91357P); 락토바실러스 플란타륨 JWS 1354 (Lactobacillus plantarum JWS 1354, KACC91358P); 엔테로코커스 패슘 JWS 833 (Enterococcus faecium JWS 833, KACC91359P) 및 페디오코커스 펜토사시우스 JWS 939 (Pediococcus pentosaceus JWS 939, KACC91360P)이며, 농업생명공학연구원 한국농업미생물자원센터(KACC)에 2008년 3월 13일자로 기탁되었다. In the present invention, in order to develop a probiotic for livestock, in particular, duck as a substitute for antibiotics, microorganisms producing bacteriocins having strong antimicrobial activity against intestinal pathogenic bacteria from the small intestine and cecum of the duck were selected and identified. In the present invention, in order to develop a more effective probiotic, by selecting a microorganism and bacteriocin that can exert a synergistic effect among the selected microorganisms to improve the inhibitory ability against pathogenic bacteria when combined use. The newly isolated and identified bacteriocin-producing lactic acid bacteria in the present invention, Lactobacillus Salivarius JWS 58 ( Lactobacillus) inhibits intestinal pathogenic harmful bacteria and has probiotic properties. salivarium JWS 58, KACC91357P); Lactobacillus plantarum JWS 1354, KACC91358P); Enterococcus faecium JWS 833, KACC91359P) and Pediococcus pentosassius JWS 939 ( Pediococcus pentosaceus JWS 939, KACC91360P) and was deposited on March 13, 2008 by the Korea Institute of Agricultural Biotechnology (KACC).

또한, 본 발명에서는 상기 균주들이 생산하는 박테리오신 자체의 생화학적 특성, 선발된 미생물의 내산성, 내담즙산성 및 소화효소 활성조사 등 균주특성을 조사하였다. In addition, the present invention examined the characteristics of the biochemical properties of the bacteriocin itself produced by the strains, strain resistance of the selected microorganisms acid resistance, bile acid resistance and digestive enzyme activity.

그리고 이러한 결과를 토대로 복합생균제 조성물을 제조하고, 오리 사양시험을 통해 그 효과를 확인하였다. 본 발명의 생균제 조성물은 특히 오리 사육에 적합하나, 용도가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 생균제 조성물은 육계를 포함하는 다양한 가금류에도 사용될 수 있으며, 양돈, 반추동물, 애완동물, 수산용 양식어류 등에도 사용 가능성이 있다. 또, 나아가 본 발명의 생균제 조성물은 밝혀진 항균작용에 따라 식품 등에 항생제 대체물질 또는 생균제로도 활용될 수 있다. And based on these results, the composite probiotic composition was prepared, and the effect was confirmed through a duck specification test. The probiotic composition of the present invention is particularly suitable for breeding ducks, but its use is not limited thereto. The probiotic composition of the present invention may be used in various poultry including broilers, and may also be used in pigs, ruminants, pets, and fish farmed for fish. In addition, the probiotic composition of the present invention can also be used as an antibiotic substitute or a probiotic in foods and the like according to the antibacterial action.

본 발명의 생균제 조성물은 바람직하게는 다음과 같이 제조된다. 먼저 상기 4종의 선발균주를 10㎖의 MRS 액체배지에서 하룻밤 동안 배양한 것을 대량생산용 종균으로 사용한다. 대량생산용 배지로는 0.5∼3% 소이펩톤 또는 동물성 단백질, 0.1∼2.0% 이스트 추출물, 0.5∼5% 포도당 또는 유당, 0.1∼0.5%의 완충용 시약, 그리고 0.001∼0.01%의 미네랄(마그네슘, 칼슘, 망간 등)을 사용하며, 배양조건으로는 30∼37℃에서 혐기적인 상태에서 16∼20시간 동안 각각 배양한다. 배양이 완료된 후, 신속하게 원심분리하여 균체를 회수한 다음, 동결보호제 (0.5∼5%, 탈지분유, 말토덱스트린, 트레할로스, 유당, 만니톨, 사이클로덱스트린 등 함유)와 1:1 비중으로 혼합한 후 동결건조를 실시한다. 각각 동결건조하여 완료된 미생물동결건 조 원말들을 1.0×106 cfu/g∼1.0×1010 cfu/g 수준, 더욱 바람직하게는 1.0×109 cfu/g 수준으로 혼합하여 본 발명의 생균제 조성물을 제조한다.The probiotic composition of the present invention is preferably prepared as follows. First, the four selected strains were cultured overnight in a 10 ml MRS liquid medium and used as mass production seed. The medium for mass production is 0.5-3% soypeptone or animal protein, 0.1-2.0% yeast extract, 0.5-5% glucose or lactose, 0.1-0.5% buffering reagent, and 0.001-0.01% minerals (magnesium, Calcium, manganese, etc.), and the culture conditions are incubated for 16-20 hours in an anaerobic state at 30 ~ 37 ℃. After the incubation was completed, the cells were recovered by centrifugation rapidly, and then mixed with a cryoprotectant (containing 0.5 to 5%, skim milk powder, maltodextrin, trehalose, lactose, mannitol, cyclodextrin, etc.) at a specific gravity of 1: 1. Lyophilize. The microbial freeze-dried raw materials completed by lyophilization were mixed at 1.0 × 10 6 cfu / g to 1.0 × 10 10 cfu / g level, more preferably at 1.0 × 10 9 cfu / g level to prepare the probiotic composition of the present invention. do.

본 발명의 오리용 생균제 조성물은 오리 사료에 첨가되어 급이되거나 오리에 직접 급이될 수 있으며, 항생제의 사용을 대체할 수 있다. The probiotic composition for ducks of the present invention may be added to feed or fed directly to duck feed, and may replace the use of antibiotics.

이하 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 다음의 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 물론이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains should be within the equivalent scope of the technical concept of the present invention and the claims to be described below. Of course, various modifications and variations are possible.

실시예Example 1 One

미생물의 분리 및 선발Isolation and Selection of Microorganisms

㈜주원산오리의 도축 생산라인에서 오리의 내장부위를 수거하고 냉장상태로 실험실로 옮겨온 후, 즉시 박테리오신 생산균주 분리실험에 사용하였다. 소장 및 맹장 부위를 절단한 다음, 1g 정도의 내용물을 혐기성 희석액에 넣고 적당량 희석한 후, MRS 또는 BHI 한천배지에 도말하고, 37℃에서 호기적으로 48시간 배양하였다. 각 배지에서 성장한 집락들을 무작위로 1㎖의 MRS 또는 BHI 액체배지가 담긴 에펜도르프 튜브(eppendorf tube)에 접종하고, 1∼2일 간 배양한 다음, 10㎕의 배양액을 MRS 또는 BHI 고체배지에 점적하여 1시간 동안 건조하였다. 그리고 지시균 이 접종된 BHI 또는 MRS soft agar(0.7%)를 첨가한 다음, 1일 정도 배양 후, 상기 배지 위에 나타난 clear zone을 확인함으로써 병원성균주 억제능을 지닌 균주를 1차 선발하였다. 이때 사용한 지시균으로는 E. coli KCTC 1467, Salmonella typhymurium KCTC 2515, Staphylococcus aureus KCTC 1621, Listeria monocytogenes KCTC 3569, 그리고 Lactobacillus sake KCCM 40264를 사용하였다. 유산균이 생성하는 다양한 항균물질(유기산, 아세틸, H2O2 등) 중에서 유산(lactic acid)에 의한 항균효과를 제거하기 위하여, 1차 선발된 균주들에 대하여 약간 변형된 spot-on-lawn 방법(Mayr 등, 1972)을 실시하여 2차 선발과정을 실시하였다. 즉, 1차 선발된 균주들의 배양액을 원심분리하고, 0.45필터을 이용하여 제균한 다음, 10N NaOH를 사용하여 cell-free supernatant를 pH 6.5 정도로 중화시겼다. 상기 여액을 지시균이 1.0×107 cfu/㎖로 첨가된 soft agar 위에 떨어뜨린 후, 지시균의 배양조건(대략 37℃, 1일 배양)에서 배양한 다음, clear zone 형성여부를 관찰함으로써 박테리오신 생성균주를 최종 선발하였다.After collecting the viscera of ducks from the slaughter production line of Juwonsan Duck and transferring them to the laboratory in refrigerated state, it was immediately used for the separation experiment of bacteriocin producing strains. After cutting the small intestine and caecum site, about 1 g of the contents were put in an anaerobic dilution, diluted appropriately, smeared in MRS or BHI agar medium and incubated at 37 ° C. for 48 hours. Colonies grown in each medium were randomly inoculated in an Eppendorf tube containing 1 ml of MRS or BHI liquid medium, incubated for 1-2 days, and then 10 μl of the culture was added to the MRS or BHI solid medium. Dried for 1 hour. Then, BHI or MRS soft agar (0.7%) inoculated with the indicator bacteria was added, and then cultured for about 1 day, the strains having the ability to inhibit pathogenic strains were first selected by checking the clear zone shown on the medium. Indicators used at this time include E. coli KCTC 1467, Salmonella typhymurium KCTC 2515, Staphylococcus aureus KCTC 1621, Listeria monocytogenes KCTC 3569, and Lactobacillus sake KCCM 40264 was used. Slightly modified spot-on-lawn method for the first selected strains to remove the antimicrobial effect of lactic acid among various antibacterial substances (organic acid, acetyl, H 2 O 2, etc.) produced by lactic acid bacteria (Mayr et al., 1972) conducted a second round of selection. That is, the cultures of the first selected strains were centrifuged, sterilized using a 0.45 filter, and then neutralized to about 6.5 with a cell-free supernatant using 10N NaOH. The filtrate was dropped on a soft agar to which the indicator bacteria were added at 1.0 × 10 7 cfu / ml, followed by culturing under the culture conditions of the indicator bacteria (approximately 37 ° C., daily culture), and then observing the formation of a clear zone by bacteriocin. The resulting strains were finally selected.

오리의 소장 및 맹장으로부터 416주의 미생물을 분리하였으며, 5개의 지시균에 대하여 저해능을 지닌 76개의 균주를 1차로 선발하였다. 유기산에 의한 미생물 억제효과를 제거하기 위하여 spot-on-lawn 방법을 실시한 결과, 항균활성을 나타내는 4균주를 2차로 선발하였다. 항균물질을 생산하는 4 균주는 각각 다른 항균범위를 나타냈다. 416 strains of microorganisms were isolated from the small intestine and caecum of the duck, and 76 strains with inhibitory ability against five indicator bacteria were selected first. As a result of performing spot-on-lawn method to remove microbial inhibition effect by organic acid, 4 strains showing antimicrobial activity were selected secondarily. The four strains producing the antimicrobial substances showed different antimicrobial ranges.

실시예Example 2 2

미생물의 동정Identification of microorganisms

박테리오신 생산균주를 동정하기 위하여 형태학적, 생화학적 특성을 Bergey's Manual of Determinative bacteriology에 따라 조사하였다(Holt 등, 1994). 그람염색, 운동성, 카탈라제 테스트, CO2 생성 유무 및 API 50 CHL kit(BioMerieux, France)를 사용한 탄수화물 발효 양상 등을 조사하였으며, 최종적인 균주 동정을 위해서 분리균의 16S rDNA 염기배열을 결정하여 알려진 균주들의 염기배열과 비교하였다.To identify bacteriocin producing strains, morphological and biochemical properties were investigated according to Bergey's Manual of Determinative bacteriology (Holt et al., 1994). Gram staining, motility, catalase test, CO 2 production and carbohydrate fermentation pattern using API 50 CHL kit (BioMerieux, France) were investigated. For the final strain identification, 16S rDNA nucleotide sequence of the isolate was determined to determine the known strain. Compared with their base sequence.

2차 선발된 4주 미생물들은 그람양성, 카탈라제(catalase) 음성, 비운동성 등의 특성을 지니고 있었으며, 당발효 실험결과, 유산균으로 분류되었다. 또한 선발 미생물의 16S rDNA 염기배열을 유전자은행(GeneBank)에 등록된 여러 유산균들과의 상동성을 비교한 결과, 각각의 균주들이 97% 이상의 상동성을 나타내었으며, 최종적으로 각 균주들은 락토바실러스 살리바리우스 JWS 58(Lactobacillus salivarius JWS 58), 락토바실러스 플란타륨 JWS 1354(Lactobacillus plantarum JWS 1354), 페디오코커스 펜토사시우스 JWS 939(Pediococcus pentosaceus JWS 939), 그리고 엔테로코커스 패슘 JWS 833(Enterococcus faecium JWS 833)으로 동정되었다. 다음의 표 1은 분리균주의 탄수화물 발효 결과이다.The microorganisms selected 2nd week had characteristics such as gram positive, catalase negative, and non-motility, and were classified as lactobacillus as a result of sugar fermentation experiment. In addition, 16S rDNA nucleotide sequence of the selected microorganisms was compared with other lactic acid bacteria registered in the GeneBank. As a result, each strain showed more than 97% homology, and finally, each strain was Lactobacillus sali. Barius JWS 58 ( Lactobacillus salivarius JWS 58), Lactobacillus plantarium JWS 1354 ( Lactobacillus plantarum JWS 1354), Pediococcus pentosassius JWS 939 pentosaceus JWS 939), and Enterococcus JWS 833 ( Enterococcus faecium JWS 833). Table 1 below shows the results of carbohydrate fermentation of the isolate strain.

Figure 112008023773318-PAT00001
Figure 112008023773318-PAT00001

실시예 3Example 3

Cell-free 상층액의 제조Preparation of Cell-free Supernatant

선발된 박테리오신 생산균주를 MRS broth에 접종하여 37℃에서 18시간 동안 배양하였다. 본 배양액을 3,000×g에서 20분간 원심분리하여 균체를 제거하고, 얻어진 상등액을 1N NaOH를 이용하여 최종 pH 6.5로 조정한 후에, 여과막(0.2㎛ pore size)으로 여과하여 박테리오신 활성을 측정하기 위한 cell-free 상층액을 조제하였다. The selected bacteriocin producing strains were inoculated in MRS broth and incubated at 37 ° C. for 18 hours. Cells were removed by centrifuging the culture medium at 3,000 × g for 20 minutes to remove the cells, and the obtained supernatant was adjusted to a final pH of 6.5 using 1N NaOH, and then filtered through a membrane (0.2 μm pore size) to measure bacteriocin activity. -free supernatant was prepared.

실시예 4Example 4

항균범위 조사Antibacterial range investigation

선발된 박테리오신 생산균주에 대한 항균범위를 확인하기 위하여 deferred antagonism 방법과 항균물질 중 유기산에 의한 억제효과를 제거하기 위하여 spot-on-lawn 방법을 이용하였다. 전기 방법은 배양액을 지시균이 함유된 soft agar에 떨어뜨린 후 지시균의 최적 성장온도에서 하룻밤 배양한 다음, 억제환 생성 유무를 조사하였다. 후기 방법은 cell-free supernatant를 지시균(1.0×107 cfu/㎖)이 함유된 soft agar에 떨어뜨린 후, 지시균의 최적 성장온도에서 하룻밤 배양한 다음, 억제환 생성 유무를 조사하였다. Deferred antagonism method and spot-on-lawn method were used to confirm the antimicrobial range of selected bacteriocin-producing strains. In the former method, the culture medium was dropped in a soft agar containing indicator bacteria, incubated overnight at the optimum growth temperature of the indicator bacteria, and then the presence of inhibitory rings was examined. In the later method, the cell-free supernatant was dropped in a soft agar containing indicator bacteria (1.0 × 10 7 cfu / mL), and then cultured overnight at the optimum growth temperature of the indicator bacteria.

Deferred antagonism 방법에서는 선발균주에서 생산되는 유기산을 포함하는 항균물질로 인하여 대부분의 지시균들이 생육되었다. In the deferred antagonism method, most of the indicator bacteria were grown due to the antimicrobial substance containing the organic acid produced in the selection strain.

그리고 spot-on-lawn 방법에서는 선발된 대부분의 유산균들이 L. monocytogenes 생육에 대하여 강한 억제활성을 나타냈다. Lact. salivarius JWS 58은 주로 lactobacilli 계통의 균주를 억제하면서 enterococci와 Leuconostoc mesenteroides 균주 등도 억제하였다. Ent . faecium JWS 833의 경우도 여러 종의 미생물에 대하여 광범위한 억제활성을 나타내었다. Ped. pentosaceus JWS 939는 유산균보다는 L. monocytogenes, Staph. aureus와 같은 식품부패 및 병원성관련 미생물들의 생육을 억제하는 특성을 나타내었다. In the spot-on-lawn method, most of the selected lactic acid bacteria showed strong inhibitory activity against the growth of L. monocytogenes . Lact. salivarius JWS 58 mainly inhibited the strains of the lactobacilli strains, but also inhibited the strains of enterococci and Leuconostoc mesenteroides . Ent . faecium JWS 833 also showed extensive inhibitory activity against various microorganisms. Ped. pentosaceus JWS 939 is more effective than L. monocytogenes, Staph. It has been shown to inhibit the growth of food decay and pathogenic microorganisms such as aureus .

상기 결과를 바탕으로, 4개의 선발균주, 즉 Lact. salivarius JWS 58, Ent. faecium 833, Ped. pentosaceus 939, Lact. plantarum 1354에 대한 항균물질의 특성 및 생균제로서의 적용여부에 대한 실험을 진행하였다. 다음 표 2에 2차 선발균주의 병원성 세균에 대한 억제 효과를 나타내었다.Based on the results, four selection strains, namely Lact. salivarius JWS 58, Ent. faecium 833, Ped. pentosaceus 939, Lact. Experiments were conducted on the properties of antimicrobial agents on plantarum 1354 and their application as probiotics. Table 2 shows the inhibitory effect on the pathogenic bacteria of the second selection strain.

Figure 112008023773318-PAT00002
Figure 112008023773318-PAT00002

실시예Example 5 5

박테리오신의 이화학적 특성 조사Investigation of Physicochemical Properties of Bacteriocin

박테리오신의 pH에 대한 안정성을 조사하기 위하여, cell-free supernatant를 10N NaOH와 10N HCl로 pH 2.0에서 10.0까지 조정한 후 상온에서 1시간 방치한 다음, 박테리오신의 활성을 spot-on-lawn 방법으로 측정하였다. 열안정성은 상기 액을 60℃에서 30분, 95℃에서 30분, 그리고 121℃에서 15분 동안 각각 처리한 후, 박테리오신 활성을 측정하였다. 효소처리에 따른 박테리오신의 활성변화를 측정하기 위하여 각각의 효소를 최종농도가 1 ㎎/㎖이 되도록 첨가한 후, 37℃에서 1시간 동안 반응시키고, 80℃에서 10분간 열처리하여 효소활성을 중지시킨 다음 박테리오신 활성을 측정하였다. 효소로는 프로테이나제 K(proteinase K), 프로테아제(protease), 펩신(pepsin), 트립신(trypsin), α-아밀라제(α-amylase), β-아밀라제(β-amylase), 그리고 카탈라제 등을 사용하였다. 유기용매 처리가 박테리오신 활성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, cell-free supernatant와 유기용매를 동량 혼합한 후, 37℃에서 1시간 동안 반응시킨 다음 박테리오신 활성을 측정하였다. 이때 사용한 유기용매의 종류는 에탄올, 메탄올, 클로로포름, 아세톤, 아세토니트릴, 헥산(hexane), 에틸 아세테이트, 아세테이트 등이었다.In order to investigate the stability of bacteriocin to pH, the cell-free supernatant was adjusted to pH 2.0 to 10.0 with 10N NaOH and 10N HCl, and left at room temperature for 1 hour, and then the activity of bacteriocin was measured by spot-on-lawn method. It was. Thermal stability was measured for bacteriocin activity after the solution was treated for 30 minutes at 60 ° C., 30 minutes at 95 ° C., and 15 minutes at 121 ° C., respectively. In order to measure the activity change of bacteriocin according to the enzyme treatment, each enzyme was added to a final concentration of 1 mg / ml, and then reacted at 37 ° C. for 1 hour and heat treated at 80 ° C. for 10 minutes to stop enzymatic activity. Next bacteriocin activity was measured. Enzymes include proteinase K, protease, pepsin, trypsin, α-amylase, β-amylase, and catalase. Used. To investigate the effect of organic solvent treatment on bacteriocin activity, the same amount of cell-free supernatant and organic solvent were mixed and reacted at 37 ° C. for 1 hour, and then bacteriocin activity was measured. The organic solvent used at this time was ethanol, methanol, chloroform, acetone, acetonitrile, hexane, hexane, ethyl acetate, acetate and the like.

선발된 4 균주로부터 생산된 항균물질에 대한 여러 효소 처리, 열처리, pH 및 유기용매 처리에 대한 박테리오신의 안정성을 조사한 결과를 다음 표 3에 나타내었다. 도 1은 Lact . salivarius JWS 58(A)과 Ent. faecium JWS 833(B)에 의한 Listeria monocytogenes 병원균의 억제 결과로, 사진 중 1은 cell-free supernatant(CFS); 2는 catalase-treated CFS; 3은 proteinase K-treated CFS 이다. Lact . salivarius JWS 58, Ent . faecium 833, 그리고 Ped . pentosaceus 939의 경우 proteinase K 처리에 따라 cell-free supernatants에 있는 항균특성이 불활성화되어 역가를 상실하였는데(도 1), 이것은 항균물질이 단백질 또는 펩타이드(peptides)로 이루어진 박테리오신임을 증명한 것이다. 그러나 Lact . plantarum 1354의 항균물질은 단백질분해효소에 의해 어떠한 영향도 받지 않는 것으로 보아, 박테리오신 이외의 유기산 또는 작은 분자량의 물질로 추정되었다. 각기 균주에서 생산되는 대부분의 박테리오신 활성은 pH 2∼10 범위에서 안정하였으나, 유기용매 처리에 대해서는 균주별 또는 유기용매 종류별로 활성의 차이를 보였다. 다음 표 3은 효소, 유기산, pH, 및 열처리에 대한 항균물질의 활력의 비교한 것이다.Table 3 shows the results of investigating the stability of bacteriocin against various enzyme treatment, heat treatment, pH and organic solvent treatment for the antimicrobial material produced from four selected strains. 1 is Lact . salivarius JWS 58 (A) and Ent. faecium As a result of inhibition of Listeria monocytogenes pathogens by JWS 833 (B), one of the photographs shows cell-free supernatant (CFS); 2 is catalase-treated CFS; 3 is proteinase K-treated CFS. Lact . salivarius JWS 58, Ent . faecium 833, and Ped . In case of pentosaceus 939, antimicrobial properties of cell-free supernatants were inactivated by proteinase K treatment, thereby losing its titer (FIG. 1), which proves that the antimicrobial material is a bacteriocin consisting of proteins or peptides. But Lact . The antimicrobial material of plantarum 1354 was not affected by proteases, suggesting that it is an organic acid other than bacteriocin or a small molecular weight material. Most of the bacteriocin activity produced in each strain was stable in the pH range of 2 to 10, but the organic solvent treatment showed a difference in activity by strain or by type of organic solvent. The following Table 3 compares the vitality of the antimicrobial agents against enzymes, organic acids, pH, and heat treatment.

Figure 112008023773318-PAT00003
Figure 112008023773318-PAT00003

실시예 6Example 6

내산성 및 내담즙산성Acid and Bile Acid Resistance

분리된 균주를 MRS 액체배지에 일정량 접종하여 37℃에서 하룻밤 동안 배양한 후, 0.05M 소듐 인산염 완충액(sodium phosphate buffer)을 HCl로 보정하여 만든 pH 7.0, 3.0, 2.5, 2.3, 2.0 완충용액에 각각 1.0×107 cfu/㎖ 정도의 초기 접종농도로 접종하였다. 위 용액을 37℃에서 2시간 동안 정치배양한 후, 각 농도별로 1㎖ 희석액을 MRS 또는 BHI 한천배지에 도말하고 37℃에서 48시간 동안 배양하였다. 그리고 배양 후에 나타난 집락수를 계수함으로써 각각의 산성 pH에 대한 내성을 측정하였다. 내산성 실험결과를 도 2에 나타내었다.The isolated strain was inoculated in MRS liquid medium and incubated overnight at 37 ° C., and then in pH 7.0, 3.0, 2.5, 2.3, and 2.0 buffer solutions prepared by calibrating 0.05M sodium phosphate buffer with HCl. Inoculation was performed at an initial inoculation concentration of 1.0 × 10 7 cfu / ml. After the above solution was incubated at 37 ° C. for 2 hours, 1 ml dilution was applied to MRS or BHI agar medium for each concentration and incubated at 37 ° C. for 48 hours. And resistance to each acidic pH was measured by counting the number of colonies shown after the culture. Acid resistance test results are shown in FIG. 2.

분리된 균주를 MRS 또는 BHI 액체배지에 일정량 접종하여 37℃에서 하룻밤 동안 배양한 다음 멸균 생리식염수로 희석한 후, Gilliland 등(1977)의 방법을 변형하여 담즙산(oxgall, Difco)이 각각 0%, 0.05%, 0.1%, 0.3%, 0.5%씩 함유된 MRS 한천배지에 도말하고 37℃에서 48시간 동안 배양하였다. 그리고 배양 후에 나타난 집락수를 계수함으로써 담즙산 농도에 따른 내담즙산성을 측정하였다. 내담즙산성 실험결과를 도 3에 나타내었다.The isolated strain was inoculated in MRS or BHI liquid medium in a certain amount and incubated overnight at 37 ° C., and then diluted with sterile saline solution, and then modified by the method of Gilliland et al. Plated in MRS agar medium containing 0.05%, 0.1%, 0.3%, 0.5% each and incubated for 48 hours at 37 ℃. And by counting the number of colonies appeared after the culture was measured bile acid resistance according to the bile acid concentration. The anti-bile acid test results are shown in FIG. 3.

Lact. salivarius JWS 58은 pH 2.5에서 2시간이 지난 후에도 초기 접종농도의 50% 이상의 높은 생존율을 유지하였으나, 나머지 선발균주들은 pH 2.5이하에서 급격하게 사멸하기 시작하여 pH 2.0에서는 거의 생존하지 않는 것으로 나타났다(도 2). 또, 담즙산(oxgall)을 각각 0.05%, 0.1%, 0.3%, 0.5%(w/v)씩 첨가한 MRS 또는 BHI 한천배지에서 내담즙산성 실험을 실시한 결과, 선발균주 모두 0.5% 담즙산 농도까지 아무런 억제현상 없이 정상적으로 집락을 형성하는 것으로 나타났다(도 3). Lact. salivarius JWS 58 maintained a high survival rate of more than 50% of the initial inoculation concentration after 2 hours at pH 2.5, but the remaining starter strains began to die rapidly below pH 2.5 and rarely survived at pH 2.0 (Fig. 2). In addition, bile acid resistance experiments were performed on MRS or BHI agar medium containing 0.05%, 0.1%, 0.3%, and 0.5% (w / v) of bile acid (oxgall), respectively. It was shown that colonies normally formed without inhibition (FIG. 3).

가축의 장내에서 생균제로서 작용하기 위해서는 낮은 pH를 갖는 위를 통과하고 십이지장으로 분비되는 담즙산에 대한 내성을 지녀야한다. 선발균주에 대한 내산성실험 결과, Lact. salivarius JWS 58만 상대적으로 높은 내산성을 지녔으며, 그 밖의 균주는 일반적인 미생물들의 내산성를 나타냈으나, 내담즙산성은 매우 높게 나타났다. 이것은 장내에서 유래하지 않은 균주들이 0.3% 이상의 담즙을 함유한 배지에서 성장하지 못한다(Khattab와 Abou-Donia, 1987)는 논문의 관점에서 볼 때, 선발균주 모두 가축의 장내 조건에서 충분히 증식할 수 있을 것으로 판단된다. To act as a probiotic in the intestines of livestock, it must be resistant to bile acids that pass through the stomach with a low pH and are secreted into the duodenum. Results of acid resistance tests on selected strains, Lact. Only salivarius JWS 58 had relatively high acid resistance, while other strains showed acid resistance of common microorganisms, but bile acid resistance was very high. This suggests that non-intestinal strains do not grow in medium containing more than 0.3% bile (Khattab and Abou-Donia, 1987). It seems to be.

실시예 7Example 7

효소활성 조사Enzyme activity investigation

선발균주를 MRS 또는 BHI broth에 접종하여 37℃에서 하룻밤 동안 배양 후, 배양액을 4℃에서 10분간 원심분리하여 상층액을 0.22㎛ syringe filter로 여과하여 시험에 사용하였다. The inoculated strains were inoculated in MRS or BHI broth and incubated overnight at 37 ° C., and the culture solution was centrifuged at 4 ° C. for 10 minutes to filter the supernatant with a 0.22 μm syringe filter.

아밀라아제(amylase)와 셀룰라아제(cellulase)의 활성 측정은 Miller(1959)의 DNS(dinitrosalicyclic acid) 방법을 변형하여 사용하였다(Khasin 등, 1993). 상기 배양액 50㎕를 각각 950㎕의 0.5% 기질(starch, carboxymethylcellulose)을 포함하는 0.1M Tris-HCl 효소반응액(pH 7.0)과 혼합하여 37℃에서 10분간 반응시킨 후, 1㎖의 DNS를 첨가하여 반응을 정지시켰다. 이를 다시 끓는 물에서 5∼7분간 방치하여 발색시키고 즉시 냉각시킨 후, 8㎖의 증류수를 첨가하여 UV 스펙트로포토메터(UV spectrophotometer, Unico, USA)를 이용하여 540㎚에서 흡광도를 측정하였다. 아밀라아제와 셀룰라아제 활성도 1유닛(unit)은 37℃에서 1분 동안 1에 상응하는 환원당(glucose)을 생성하는 효소의 양으로 정의하였다. 리파아제(lipase)의 활성은 Lesuisse 등(1993)의 방법을 변형하여 사용하였다. 배양액 0.5㎖와 0.5㎖의 기질 용액(1% 4-nitrophenyl butyrate in 50mM Tris-HCl, pH 7.0)을 섞은 다음 37℃에서 10분간 반응시킨 후, UV 스펙트로포토메터를 이용하여 405㎚에서 흡광도를 측정하였다. 리파아제의 1유닛은 37℃에서 1분 동안 1에 상응하는 생성물(4-nitrophenol)을 생성하는 효소의 양으로 정의하였다. 프로테아제(Protease)의 활성은 Yanagida 등(1986)의 방법을 변형하여 조사하였다. 0.7% 카제인(casein)( from bovine milk, Sigma) 용액 2.5㎖와 배양액 0.5㎖를 혼합하여 37℃에서 30분간 반응시킨 후, 10% TCA(trichloroacetic acid) 용액 2.5㎖를 가하여 반응을 정지시켰다. 이를 4℃에서 3,500rpm으로 10분간 원심분리를 하고, 상등액을 취하여 UV 스펙트로포토메터로 275㎚에서 흡광도를 측정하였다. 프로테아제 활성은 37℃에서 1분 동안 1몰의 티로신(tyrosine)을 유리시키는 것을 1유닛으로 정의하였다. 효소활성 조사 결과를 다음 표 4에 나타내었다.Amylase and cellulase activity was measured using a modification of Miller (1959) DNS (dinitrosalicyclic acid) method (Khasin et al., 1993). 50 μl of the culture solution was mixed with 0.1 M Tris-HCl enzyme reaction solution (pH 7.0) containing 950 μl of 0.5% substrate (starch, carboxymethylcellulose), and reacted at 37 ° C. for 10 minutes, and then 1 ml of DNS was added. The reaction was stopped. The mixture was left to stand in boiling water for 5 to 7 minutes to develop color and immediately cooled, and then absorbance was measured at 540 nm using UV spectrophotometer (UV spectrophotometer, Unico, USA) by adding 8 ml of distilled water. One unit of amylase and cellulase activity was defined as the amount of enzyme that produced 1 equivalent reducing sugar (glucose) for 1 minute at 37 ° C. The activity of lipase was used by modifying the method of Lesuisse et al. (1993). After mixing 0.5 ml of the culture solution and 0.5 ml of the substrate solution (1% 4-nitrophenyl butyrate in 50 mM Tris-HCl, pH 7.0) and reacting at 37 ° C. for 10 minutes, the absorbance was measured at 405 nm using a UV spectrophotometer. It was. One unit of lipase was defined as the amount of enzyme that produced 1 product (4-nitrophenol) at 37 ° C. for 1 minute. The activity of protease was investigated by modifying the method of Yanagida et al. (1986). After mixing 2.5 ml of a 0.7% casein (from bovine milk, Sigma) solution and 0.5 ml of the culture solution for 30 minutes at 37 ° C, 2.5 ml of 10% TCA (trichloroacetic acid) solution was added to stop the reaction. This was centrifuged at 3,500 rpm for 10 minutes at 4 ° C, the supernatant was taken, and the absorbance was measured at 275 nm with a UV spectrophotometer. Protease activity was defined as 1 unit liberating 1 mole of tyrosine for 1 minute at 37 ° C. The enzyme activity investigation results are shown in Table 4 below.

오리 소장 및 맹장유래 유산균 4종 대한 분비효소 활성을 조사한 결과, 아밀라아제 활성이 다른 효소활성보다 높게 나타난 반면에 프로테아제 효소 활성은 비교적 낮게 분석되었다. 특히 Ped . pentosaceus JWS 939와 Lact . plantarum JWS 1354는 상대적으로 높은 아밀라아제 활성과 셀룰라아제 효소 활성을 지니고 있었다. As a result of investigating the secretory enzyme activity of 4 different types of duck small intestine and cecum-derived lactobacillus, protease enzyme activity was relatively low while amylase activity was higher than that of other enzymes. Especially Ped . pentosaceus JWS 939 and Lact . plantarum JWS 1354 had relatively high amylase and cellulase enzyme activities.

가축용 생균제는 인체용 생균제와는 달리 가축의 생산성 및 경제성에 더 중요한 관점을 두기 때문에 사료효율 및 증체율 증가가 매우 중요하다. Alam 등(2003)은 육계 사료에 인위적으로 소화효소를 첨가하였을 때, 육계의 성장률, 사료효율, 생산량 등이 증가되었음을 발견하였으며, Jin 등(1999)은 락토바실러스(Lactobacillus)가 첨가된 사료를 급여한 육계의 소장 내 아밀라아제 활성이 매우 높게 증가한 반면 단백질 및 지방관련 효소활성은 영향을 받지 않았다고 보고하였다. 오리로부터 항균물질 생산균주로 선발된 5 균주에 대한 소화효소 활성을 측정한 결과, Ped . pentosaceus JWS 939와 Lact . plantarum 1354 균주는 매우 높은 아밀라아제 활성을 나타냈으며, 이것은 진(Jin) 등(1999)의 결과와 유사하였다. 일반적으로 가금류에 급여되는 사료가 주로 곡물사료(전분)에 식물성 단백질과 소량의 동물성 단백질로 이루어져 있음을 고려할 때 높은 아밀라아제 활성을 지닌 미생물의 선발 및 사용은 가축용 생균제에 있어서 주요한 선발 요건이 될 수 있다.In contrast to human probiotics, livestock probiotics are more important for livestock productivity and economics, so increasing feed efficiency and gain rate is very important. Alam et al. (2003) found that when artificial digestion enzymes were added to broiler feed, the growth rate, feed efficiency, and yield of broilers were increased, and Jin et al. (1999) fed feed supplemented with Lactobacillus . Amylase activity in the small intestine of a broiler chicken was increased very high, while protein and fat-related enzyme activities were not affected. As a result of measuring a digestive enzyme activity for the 5 strains selected as the antimicrobial substance-producing strain from the duck, Ped. pentosaceus JWS 939 and Lact . The plantarum 1354 strain showed very high amylase activity, similar to the results of Jin et al. (1999). Given that feeds generally fed to poultry consist primarily of vegetable and small amounts of animal protein in grain feed (starch), the selection and use of microorganisms with high amylase activity may be a major selection requirement for livestock probiotics. have.

Figure 112008023773318-PAT00004
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실시예Example 8  8

생균제 제조Probiotic Preparation

상기 4종의 선발균주를 10㎖의 MRS 액체배지에서 하룻밤 동안 배양한 것을 대량생산용 종균으로 사용하였다. 대량생산용 배지 조성은 다음 표 5와 같으며, 37℃에서 혐기적인 상태에서 16시간 동안 각각 배양하였다. 배양이 완료된 후, 신속하게 원심분리하여 균체를 획수한 다음, 동결보호제와 1:1 비중으로 혼합한 후 동결건조를 실시하였다. 사용된 동결보호제의 조성은 다음 표 6과 같다. 각각 동결건조하여 완료된 미생물동결건조 원말들을 1.0×109 cfu/g 수준으로 혼합하여 오리 사양시험용 생균제를 제조하였다.The four selected strains were incubated overnight in 10 ml of MRS liquid medium to be used as mass production seed. The composition of the medium for mass production is shown in Table 5 below, and incubated at 37 ° C. for 16 hours under anaerobic conditions. After the incubation was completed, the cells were harvested by centrifugation quickly, and then mixed with a cryoprotectant at a specific gravity of 1: 1, and then lyophilized. The composition of the cryoprotectant used is shown in Table 6 below. The microbial freeze-dried raw materials completed by lyophilization were mixed at a level of 1.0 × 10 9 cfu / g to prepare a probiotic for duck specification test.

Figure 112008023773318-PAT00005
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Figure 112008023773318-PAT00006
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실시예Example 9 9

사양시험Specification test

본 발명의 박테리오신 함유 복합생균제의 효능을 검증하기 위하여, 1일령 육용 오리를 대상으로 사양실험을 실시하였다. 사양실험은 구당 10마리, 3반복으로 나누어 45일령까지 실시하였다. 대조구는 일반 배합사료만 급여하였으며, 처리구는 실시예 8에서 제조된 박테리오신 함유 복합생균제를 0.1 중량% 수준으로 첨가하여 실시하였다. 사양시험 결과를 대조구와 비교하여 다음 표 7에 나타내었다.In order to verify the efficacy of the bacteriocin-containing complex probiotic of the present invention, a specification test was conducted on a 1-day-old broiler duck. Specimen experiments were conducted up to 45 days of age, divided into 10 animals and 3 repetitions. The control group was fed only a general formula feed, the treatment was performed by adding the bacteriocin-containing complex probiotics prepared in Example 8 at a level of 0.1% by weight. The test results are shown in Table 7 below in comparison with the control.

Figure 112008023773318-PAT00007
Figure 112008023773318-PAT00007

대조구에서는 1마리가 자연폐사하였으나, 본 발명의 박테리오신 함유 복합생균제를 투여한 처리구에서는 100% 육성율을 나태내었다. 생산성 비교에서는 무처리구에 비하여 처리구에서 증체량 및 사료효율의 개선효과가 현저하게 높게 나타났다. In the control group, one animal died naturally, but the treatment group administered the bacteriocin-containing complex probiotic of the present invention showed a 100% growth rate. In the productivity comparison, the weight gain and feed efficiency were significantly higher in the treatment group than in the treatment group.

본 발명에 따른 박테리오신 함유 복합생균제는 병원성 세균에 대한 억제능력이 우수하고, 오리의 소화기관으로부터 분리되어 오리에의 적용시 장내 부착성, 정착성, 안전성 또한 우수할 것으로 기대된다. 따라서 본 발명의 복합생균제 조성물은 오리 사육에서 항생제 대체제로서 산업적으로 크게 활용될 것으로 기대되며, 나아가 우수한 항균작용으로 다른 가금류나 가축에서의 활용 또한 기대된다.Bacteriocin-containing complex probiotics according to the present invention are excellent in inhibiting ability against pathogenic bacteria, and are expected to be excellent in intestinal adhesion, fixability, and safety when they are isolated from the digestive organs of ducks. Therefore, the composite probiotic composition of the present invention is expected to be widely used industrially as an antibiotic replacement in duck breeding, and further, it is expected to be utilized in other poultry or livestock due to its excellent antibacterial action.

도 1은 락토바실러스 살리바리우스 JWS 58(A)과 엔테로코커스 패슘 JWS 833(B)에 의한 Listeria monocytogenes 병원균의 억제 결과이다.1 is Listeria by Lactobacillus salivarius JWS 58 (A) and Enterococcus fascium JWS 833 (B). monocytogenes is the result of inhibition of pathogens.

도 2는 내산성 실험결과이다. 2 is an acid resistance test result.

도 3은 내담즙산성 실험결과이다.Figure 3 is a test result of bile acid resistance.

Claims (6)

락토바실러스 살리바리우스 JWS 58 (Lactobacillus salivarium JWS 58, KACC91357P); 락토바실러스 플란타륨 JWS 1354 (Lactobacillus plantarum JWS 1354, KACC91358P); 엔테로코커스 패슘 JWS 833 (Enterococcus faecium JWS 833, KACC91359P); 페디오코커스 펜토사시우스 JWS 939 (Pediococcus pentosaceus JWS 939, KACC91360P) 및 이들이 생산하는 항균물질을 포함하는 생균제 조성물. Lactobacillus salivarium JWS 58, KACC91357P); Lactobacillus plantarum JWS 1354, KACC91358P); Enterococcus JWS 833 ( Enterococcus faecium JWS 833, KACC91359P); Pediococcus pentosassius JWS 939 pentosaceus JWS 939, KACC91360P) and a probiotic composition comprising the antimicrobial substances they produce. 제1항에 있어서, 상기 균주들을 각각 1.0×106 cfu/g∼1.0×1010 cfu/g으로 포함하는 생균제 조성물. The probiotic composition of claim 1, wherein the strain comprises 1.0 × 10 6 cfu / g to 1.0 × 10 10 cfu / g, respectively. 오리의 소화기관으로부터 유래되고 항균물질을 생산하는 락토바실러스 살리바리우스 JWS 58 (Lactobacillus salivarium JWS 58, KACC91357P) Lactobacillus JWS 58 ( Lactobacillus, Lactobacillus) salivarium JWS 58, KACC91357P) 오리의 소화기관으로부터 유래되고 항균물질을 생산하는 락토바실러스 플란타륨 JWS 1354 (Lactobacillus plantarum JWS 1354, KACC91358P). Lactobacillus JWS 1354 ( Lactobacillus, Lactobacillus) plantarum JWS 1354, KACC91358P). 오리의 소화기관으로부터 유래되고 항균물질을 생산하는 엔테로코커스 패슘 JWS 833 (Enterococcus faecium JWS 833, KACC91359P).Enterococcus, which is derived from the digestive tract of ducks and produces antimicrobial substances JWS 833 ( Enterococcus faecium JWS 833, KACC91359P). 오리의 소화기관으로부터 유래되고 항균물질을 생산하는 및 페디오코커스 펜토사시우스 JWS 939 (Pediococcus pentosaceus JWS 939, KACC91360P).Derived from the digestive tract of ducks and produces antimicrobial substances and Pediococcus pentosassius JWS 939 ( Pediococcus pentosaceus JWS 939, KACC91360P).
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