KR20110101868A - Lactobacillus kimchicus dcy51 - Google Patents

Lactobacillus kimchicus dcy51 Download PDF

Info

Publication number
KR20110101868A
KR20110101868A KR1020100021196A KR20100021196A KR20110101868A KR 20110101868 A KR20110101868 A KR 20110101868A KR 1020100021196 A KR1020100021196 A KR 1020100021196A KR 20100021196 A KR20100021196 A KR 20100021196A KR 20110101868 A KR20110101868 A KR 20110101868A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dcy51
strain
red ginseng
lactic acid
lactobacillus
Prior art date
Application number
KR1020100021196A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
양덕춘
양지제
김연주
인준교
이범수
Original Assignee
한방바이오 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한방바이오 주식회사 filed Critical 한방바이오 주식회사
Priority to KR1020100021196A priority Critical patent/KR20110101868A/en
Publication of KR20110101868A publication Critical patent/KR20110101868A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205Bacterial isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P1/00Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes
    • C12P1/04Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes by using bacteria
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P33/00Preparation of steroids
    • C12P33/20Preparation of steroids containing heterocyclic rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/225Lactobacillus

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 인삼 사포닌의 생물 전환을 위한 Lactobacillus kimchicus DCY51(수탁번호: KCTC 12976)에 관한 것이다.
본 발명에 따른 균주와 홍삼 사포닌을 함께 배양시 화합물 K 기준 띠와 동일한 위치에 있는 사포닌을 생성할 수 있다.
The present invention is for the bioconversion of ginseng saponin Lactobacillus kimchicus DCY51 (Accession Number: KCTC 12976).
When cultured together with the strain according to the present invention and red ginseng saponin can produce saponin at the same position as the compound K reference band.

Description

인삼 사포닌의 생물 전환을 위한 락토바실러스 균주 및 이를 이용한 사포닌 생물 전환 방법{Lactobacillus kimchicus DCY51}Lactobacillus strain for bioconversion of ginseng saponin and saponin bioconversion method using the same {Lactobacillus kimchicus DCY51}

본 발명은 인삼 사포닌의 생물 전환을 위한 Lactobacillus kimchicus DCY51(수탁번호: KCTC 12976)에 관한 것이다. The present invention is Lactobacillus for the bioconversion of ginseng saponin kimchicus DCY51 (Accession Number: KCTC 12976).

김치는 한국의 대표적인 음식 중 한가지로 각종 채소, 양념 및 기타 재료를 이용하여 만들며 적절한 발효과정을 거쳐 완성된다. 김치 발효는 원료에 들어있는 각종 미생물에 의해 개시되나 젖산균이 점차 발효과정에 큰 영향을 미친다 (Cheigh and Park, 1994; Lee, 1991). 즉 젖산균은 김치의 맛에 중요한 역할을 하는 것이다. 레우코노스톡속, 락토바실러스속, 스트렙토코쿠스속, 페디오코쿠스속 및 락토코쿠스속에 속하는 균주들이 김치에 존재하는 것으로 보고되었다 (Cheigh and Park, 1994; Mheen and Kwon, 1984; So and Kim, 1995; Lee et al., 1997; Yoon et al., 2000). 따라서, 김치는 한국에서 오랫동안 젖산균의 중요한 공급원 중 하나로 이용되었다.Kimchi is one of the representative foods in Korea. It is made using various vegetables, spices, and other ingredients, and is completed through appropriate fermentation. Kimchi fermentation is initiated by various microorganisms in the raw materials, but lactic acid bacteria gradually influence the fermentation process (Cheigh and Park, 1994; Lee, 1991). In other words, lactic acid bacteria play an important role in the taste of kimchi. Strains belonging to the genus Leukonostok, Lactobacillus, Streptococcus, Pediococcus and Lactococcus have been reported to exist in kimchi (Cheigh and Park, 1994; Mheen and Kwon, 1984; So and Kim, 1995; Lee et al., 1997; Yoon et al., 2000). Therefore, kimchi has long been used as one of the important sources of lactic acid bacteria in Korea.

일반적으로, 젖산균은 미생물 특히 병원균 및 부패균의 성장을 억제하는 능력을 갖는 것으로 알려졌다. 젖산균의 항생 작용은 유기산, 과산화수소, 디아세틸 및 박테리오신 등에 기인하는 것으로 알려져 있다 (Dahiya and Speck, 1968; Jay, 1982; Klaenhammer, 1988). 다수의 젖산균이 한국에서 김치로부터 분리되었으며 이들 중 일부는 항생 작용 및 기타 유익한 성질을 갖는 것으로 밝혀졌다 (Choi and Beuchat, 1994; Kim and Park, 1995; Lee et al., 1999).In general, lactic acid bacteria are known to have the ability to inhibit the growth of microorganisms, in particular pathogens and rot bacteria. Antibiotic activity of lactic acid bacteria is known to be due to organic acids, hydrogen peroxide, diacetyl and bacteriocin (Dahiya and Speck, 1968; Jay, 1982; Klaenhammer, 1988). A number of lactic acid bacteria have been isolated from kimchi in Korea and some of them have been found to have antibiotic action and other beneficial properties (Choi and Beuchat, 1994; Kim and Park, 1995; Lee et al., 1999).

그럼에도, 상기 균주에 관한 신뢰성 있는 분류 및 동정을 위한 계통적 연구는 드물었다 (Lee et al., 1997). 일반적으로 광범위한 표현형 특징과 더불어 16S RNA 서열 및 유전적 관련성에 근거한 계통적 분석은 젖산균에 대한 신뢰성 있는 분류 및 동정 처리에 매우 중요하다 (Vandamme et al., 1996). 락토바실러스는 그램 양성, 계통 혐기성 (falcutatively anaerobic) 혹은 미호기성 세균이다 (Stiles and Holzapfel, 1997). 이들은 젖산균 그룹의 대부분을 차지하며 상당수가 락토스 및 기타 당류를 젖산으로 변환시키므로 락토바실러스라 명명하고 있다. 락토바실러스는 흔한 세균이며 대체로 유익하다. 인간의 위장관 내에서 존재하며 공생하고 작은 장내 세균 총을 형성하는 경우도 있다 (Aguirre and Collins, 1993).Nevertheless, systematic studies for reliable classification and identification of these strains have been rare (Lee et al., 1997). In general, systematic analysis based on 16S RNA sequence and genetic relevance, along with a wide range of phenotypic features, is of great importance for reliable classification and identification of lactic acid bacteria (Vandamme et al., 1996). Lactobacillus is a gram positive, falcutatively anaerobic or microaerobic bacterium (Stiles and Holzapfel, 1997). They make up the majority of the lactic acid bacteria group and many are named Lactobacillus because they convert lactose and other sugars into lactic acid. Lactobacillus is a common bacterium and is generally beneficial. It exists in the human gastrointestinal tract and sometimes forms symbiotic, small intestinal bacterial guns (Aguirre and Collins, 1993).

다수의 미생물종이 식물의 부패에 영향을 미친다. 젖산 생성은 산성 환경을 형성하여 해로운 세균이 증식하는 것을 막는다 (Kim and Park, 1995). 락토바실러스속의 일부 종은 서열화된 계통이 있다. 락토바실러스속은 현재 195종 이상으로 구성되며 다양한 유기 미생물을 포함한다. 상기 속은 다원발생형으로서, L. casei 그룹을 분할한 페디오코쿠스속과 또한 3가지 상이한 아강을 대표하는 L.acidophilus, L. salivariusL. reuteri 종을 포함한다. 파라락토바실러스속은 L.salivarius 그룹에 속한다. 최근에는 락토바실러스속의 타 미생물들 (과거에는 락토바실러스의 레우코노스톡 분지계열로 공지됨)이 웨이셀라속, 오에노코쿠스속 및 레우코노스톡속으로 재분류되었다 (Kandler and Weiss, 1986).Many microbial species affect plant decay. Lactic acid production creates an acidic environment that prevents the growth of harmful bacteria (Kim and Park, 1995). Some species of the genus Lactobacillus have a sequenced lineage. The genus Lactobacillus is currently composed of more than 195 species and contains various organic microorganisms. The genus is polygenic , L. casei L.acidophilus , L. salivarius, and L. reuteri , which represent the genus Pediococcus and also three different subclasses Includes species. Paralactobacilli belong to the group L.salivarius . Recently, other microorganisms of the genus Lactobacillus (formerly known as the Leuconosestock branch family of Lactobacillus) have been reclassified into the genus Weissella, Oenococcus and Leuconostock (Kandler and Weiss, 1986).

다수의 락토바실러스는 호모발효 대사 (예, 당으로부터 젖산만 생성)를 통해 작용하는 특이성이 있으며 호흡 연쇄가 전혀 존재하지 않음에도 산소 내성을 갖는다. 이러한 산소 내성은 망간의존형이며 문헌 Lactobacillus plantarum에 개시되어 있다. 다수의 락토바실러스는 성장시 철을 필요로 하지 않으며 탁월한 과산화수소 내성을 나타낸다 (Lee et al., 2005).Many Lactobacillus have specificity that acts through homofermentation metabolism (eg, only lactic acid is produced from sugars) and is oxygen resistant even when no respiratory chain is present. This oxygen resistance is manganese-type and is described in the literature Lactobacillus. disclosed in plantarum . Many Lactobacillus do not require iron in growth and exhibit excellent hydrogen peroxide resistance (Lee et al., 2005).

종래 연구에 따르면, 젖산균 효소는 식물의 글리코실을 가수분해하는 능력을 갖고 있다 (Rizzello et al., 2006). 따라서, 젖산균 효소의 가수분해성을 인삼 사포닌의 생물전환 발명에 이용하였다. 인삼 (Panax ginseng의 뿌리, C.A. Meyer, Araliaceae)은 항 당뇨 및 항암 활성 등 다수의 생물학적 활성을 나타내는 다양한 진세노사이드를 함유하는 것으로 널리 알려져 있다 (Park et al., 2005). 특히, 진세노사이드의 성분은 예컨대 백삼 및 홍삼 (P. ginseng을 증기 처리한 것) 같은 Panax ginseng 뿌리의 가공방식에 따라 크게 달라진다. 인삼 뿌리에는 각종 약학성분, 예를 들어, 인삼 사포닌, 폴리아세틸렌, 폴리페놀 화합물 및 산성 다당류 등이 함유되어 있으며 이 중에서 진세노사이드가 가장 큰 약학적 활성을 나타낸다 (Wang et al., 2006). 현재, 38종의 진세노사이드가 인삼 뿌리로부터 분리되었으며 그 중 다섯 가지 주요 진세노사이드 (Rb1, Rb2, Rc, Re 및 Rg1)가 전체 진세노사이드의 80% 이상을 구성한다 (Kim et al., 1987). 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc, Re 및 Rg1가 백삼과 홍삼의 주요 구성분이지만 진세노사이드 Rg3, Rg5, Rk1, F4 및 Rs1 등의 극성이 약한 진세노사이드는 홍삼만의 특별한 구성분으로 알려져 있다. 한편, 약리학적 활성이 컸지만 단량체 형태의 성분들이 전혀 혹은 거의 존재하지 않는 다수의 사포닌류는 진세노사이드 Rg3, 화합물 K 등으로 전환시켜야 한다 (Akao et al., 1998).According to previous studies, lactic acid bacterium enzymes have the ability to hydrolyze glycosyls in plants (Rizzello et al., 2006). Therefore, the hydrolyzability of the lactic acid bacterium enzyme was used in the bioconversion invention of ginseng saponin. Ginseng ( Panax The root of ginseng , CA Meyer, Araliaceae ) is widely known to contain a variety of ginsenosides that exhibit a number of biological activities, including antidiabetic and anticancer activity (Park et al., 2005). In particular, the components of ginsenosides are Panax such as, for example, white and red ginseng (steamed P. ginseng ). Depends on how ginseng roots are processed. Ginseng root contains various pharmaceutical ingredients, such as ginseng saponin, polyacetylene, polyphenol compounds and acidic polysaccharides, among which ginsenosides exhibit the largest pharmaceutical activity (Wang et al., 2006). Currently, 38 species of ginsenosides have been isolated from ginseng roots, of which five major ginsenosides (Rb 1 , Rb 2 , Rc, Re and Rg 1 ) make up more than 80% of the total ginsenosides (Kim et al., 1987). Ginsenosides Rb 1 , Rb 2 , Rc, Re and Rg 1 are the major constituents of white and red ginseng, but ginsenosides Rg 3 , Rg 5 , Rk 1 , F 4 and Rs 1 Ginsenosides with weak polarity are known as a special component of red ginseng. On the other hand, many saponins with high pharmacological activity but little or no monomeric components should be converted to ginsenoside Rg 3 , compound K, etc. (Akao et al., 1998).

연구를 통해, 진세노사이드의 체내 생리작용 효과를 더욱 높이기 위해서는 진세노사이드를 해당처리된 진세노사이드로 전환시켜야 함을 확인하였다 (Tawab et al., 2003). 다양한 전환 방법, 예컨대, 약산 가수분해 (Han et al., 1982), 효소 전환 (Ko et al., 2003), 미생물 전환 (Bae et al., 2002) 등의 방법을 이용하였다. 반면 화학적 방법의 경우, 이성질체화, 수화 및 수산화 반응 등의 부작용을 일으킨다. 또한, 진세노사이드의 전환에 이용되는 미생물은 대부분 식용 등급 기준을 만족하지 않는다.Studies have shown that ginsenosides should be converted to the corresponding ginsenosides to further enhance the physiological effects of ginsenosides (Tawab et al., 2003). Various conversion methods were used, such as weak acid hydrolysis (Han et al., 1982), enzyme conversion (Ko et al., 2003), microbial conversion (Bae et al., 2002), and the like. Chemical methods, on the other hand, cause side effects such as isomerization, hydration and hydroxide reactions. In addition, most of the microorganisms used to convert ginsenosides do not meet food grade standards.

최근 수십 년 동안 수많은 발명가 진세노사이드 Rd, Rg3, Rh2 및 화합물 K 같은 미량 진세노사이드의 약제학적 활성에 집중되었으며, 이들의 활성이 주요 진세노사이드보다 월등한 것으로 밝혀졌다. 이러한 미량 진세노사이드는 인삼에만 소량 존재하며 주요 진세노사이드에 함유된 당 성분의 가수분해에 의해 생성되는 것으로 알려졌다 (Choi and Ji, 2005). 따라서, 다수의 발명은 가열, 산 처리 및 효소 전환 등, 주요 진세노사이드를 더 우수한 활성의 미량 및 유익한 진세노사이드로 전환하는 방법에 관한 것이었다. 또한, 가열 및 산 처리는 배당체 결합을 무작위 가수분해하여 기타의 활성 미량 진세노사이드 및 산성 다당류를 분해하며, 결과적으로 인삼의 다른 약학적 활성이 사라질 수 있다 (Chang et al., 1986). 그러나, 활성 미량 진세노사이드를 생성하기 위해서는 특정 위치에서의 적절한 당 가수분해를 위한 효소 전환이 필요하다. 활성 미량 진세노사이드 Rg3, Rh2 및 화합물 K의 제조에 관련하여, 다수의 발명에서 미생물 효소를 이용하였다 (Karikura et al., 1992).In recent decades many inventors have concentrated on the pharmaceutical activities of trace ginsenosides such as ginsenosides Rd, Rg 3 , Rh 2 and compound K, and their activity has been found to be superior to the major ginsenosides. These trace ginsenosides are present only in ginseng in small amounts and are known to be produced by the hydrolysis of sugar components contained in the main ginsenosides (Choi and Ji, 2005). Accordingly, many inventions have been directed to methods of converting major ginsenosides into better active traces and beneficial ginsenosides, such as heating, acid treatment and enzyme conversion. In addition, heating and acid treatment randomly hydrolyze glycoside bonds to degrade other active trace ginsenosides and acidic polysaccharides, resulting in the disappearance of other pharmaceutical activities of ginseng (Chang et al., 1986). However, in order to produce active trace ginsenosides, enzymatic conversion is required for proper sugar hydrolysis at specific positions. In connection with the preparation of active trace ginsenosides Rg 3 , Rh 2 and compound K, microbial enzymes have been used in many inventions (Karikura et al., 1992).

본 발명은 각종 김치에서 젖산균을 분리하고, 이들 젖산균이 전환하는 특정의 진세노사이드를 확인하고자 한다. The present invention is to isolate the lactic acid bacteria from various kimchi, and to identify the specific ginsenosides that these lactic acid bacteria are converted.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 인삼 사포닌의 생물 전환을 위한 Lactobacillus kimchicus DCY51(수탁번호: KCTC 12976)을 제공한다. The present invention to solve the above problems Lactobacillus kimchicus for the bioconversion of ginseng saponin DCY51 (accession number: KCTC 12976) is provided.

또한 본 발명은 본 발명에 따른 DCY51 균주의 박테리아 배양 여액 및 홍삼 엑기스를 1:1 비율로 배양하여 홍삼 사포닌을 생물 전환하는 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for bioconversion of red ginseng saponin by culturing the bacterial culture filtrate and red ginseng extract of the DCY51 strain in a 1: 1 ratio.

진세노사이드는 전 세계적으로 의학적 가치가 높은 화합물이다. 본 발명에서, 신종 DCY51T 균주는 홍삼 추출액을 전환시켜 화합물 K의 위치에 띠를 생성하며 이 띠를 TLC 분석에서 육안 확인하였다. HPLC 분석에서, K 화합물이 아니라 신종으로 예측되는 진세노사이드가 확인되었다. 2개의 피크가 43.62분 및 58.30분의 체류시간에 각각 나타났으며 이는 실온에서 71.88분의 체류시간에 또 다른 피크로 변환되었다. DCY51T 균주는 또한 진세노사이드 Rb1를 진세노사이드 Rd보다 약간 높은 띠로 전환하며 이를 TLC 분석에서 육안으로 확인하였다. 그러나 HPLC 결과에 따르면, 진세노사이드 Rd의 표준 피크가 나타나는 체류시간은 45.10분이므로, 35.68분에 나타나는 피크는 이것이 진세노사이드 Rd가 아님을 알 수 있다. Ginsenosides are compounds of high medical value worldwide. In the present invention, the new DCY51 T strain converts the red ginseng extract to generate a band at the position of compound K, and the band was visually confirmed by TLC analysis. In HPLC analysis, ginsenosides were identified that are not K compounds but are expected to be new. Two peaks appeared at residence times of 43.62 minutes and 58.30 minutes, respectively, which were converted to another peak at a residence time of 71.88 minutes at room temperature. The DCY51 T strain also converted ginsenoside Rb 1 to a band slightly higher than ginsenoside Rd, which was visually confirmed by TLC analysis. However, HPLC results show that the retention time for the standard peak of ginsenoside Rd is 45.10 minutes, so that the peak appearing at 35.68 minutes is not the ginsenoside Rd.

도 1은 에스쿨린 및 글루코오스의 가수분해를 나타낸다.
도 2는 에스쿨린 MRS 한천 플레이트의 접종 방법을 나타낸다.
도 3은 MRS 한천 배지에 대한 도말처리 종류를 나타낸다.
도 4는 연속 희석된 김치 균질물 (10-1, 10-2, 10-3 및 10-4)을 나타낸다.
도 5는 상이한 박테리아 집락을 야기하는 MRS 한천 플레이트의 상이한 희석도를 나타낸다.
도 6은 MRS 한천 플레이트 상의 집락수 집계를 나타낸다.
도 7은 에스쿨린 가수분해 플레이트 분석 평가를 나타낸다.
도 8은 MRS 한천 플레이트에서 젖산균의 순수 배양을 나타낸다.
도 9는 선택된 박테리아 분리물에 의해 진세노사이드 Rb1가 다른 진세노사이드로 전환된 것의 TLC 분석결과를 나타낸다.
도 10은 DCY51T 균주의 성장 곡선을 나타낸다.
도 11은 DCY51T 균주의 16S rDNA 뉴클레오시드 서열을 나타낸다.
도 12는 DCY51T 균주의 계통 위치 및 16S rDNA 서열에 기초한 기타 관련 분류를 보여주는 이웃 결합 트리를 나타낸다.
도 13은 DCY51T 균주의 배양 여액에 의한 각종 홍삼 엑기스 가수분해물의 TLC 분석결과를 나타낸다.
도 14는 온도별 및 배양시간별 홍삼 엑기스 생물전환의 TLC 분석결과를 나타낸다.
도 15는 배양액 내 홍삼의 생물전환 및 DCY51T 균주의 성장을 나타낸다.
도 16은 상이한 O.D600값을 가진 DCY51T 균주의 조효소를 이용한 홍삼 엑기스 및 진세노사이드의 생물전환 활성을 나타낸다.
도 17은 TLC 플레이트에서 용출된 각종 홍삼 띠 사포닌의 생물전환에 대한 TLC 분석결과를 나타낸다.
도 18은 진세노사이드 표준물의 HPLC 분석결과를 나타낸다.
도 19는 분석시간별 DCY51T 균주의 대사물에 의한 홍삼 엑기스 가수분해물의 HPLC 분석결과를 나타낸다.
도 20은 DCY51T 균주의 대사물에 의한 진세노사이드 Rb1 생물전환의 TLC 분석결과(A) 및 HPLC 분석결과(B)를 나타낸다.
도 21은 DCY51T 균주로부터 조제된 조효소에 의해 전환된 진세노사이드 Rb1의 최적화 조건에 대한 TLC 분석결과를 나타낸다.
1 shows the hydrolysis of esculin and glucose.
2 shows the inoculation method of the Esculin MRS agar plate.
Figure 3 shows the type of smear treatment for MRS agar medium.
4 shows the serially diluted kimchi homogenates (10 −1 , 10 −2 , 10 −3 and 10 −4 ).
5 shows different dilutions of MRS agar plates resulting in different bacterial colonies.
6 shows colony counts on MRS agar plates.
7 shows Esculin hydrolysis plate assay evaluation.
8 shows pure culture of lactic acid bacteria in MRS agar plates.
Figure 9 shows the TLC analysis of the conversion of ginsenoside Rb 1 to other ginsenosides by the selected bacterial isolate.
10 shows the growth curve of DCY51 T strain.
11 shows the 16S rDNA nucleoside sequence of DCY51 T strain.
12 shows a neighboring binding tree showing the lineage location of the DCY51 T strain and other related classifications based on 16S rDNA sequences.
Figure 13 shows the results of TLC analysis of various red ginseng extract hydrolysates by the culture filtrate of the DCY51 T strain.
14 shows the results of TLC analysis of red ginseng extract bioconversion according to temperature and incubation time.
15 shows the bioconversion and growth of DCY51 T strains of red ginseng in culture.
Figure 16 shows the bioconversion activity of red ginseng extract and ginsenosides using coenzymes of DCY51 T strains with different OD 600 values.
Figure 17 shows the results of TLC analysis of the bioconversion of various red ginseng band saponin eluted from TLC plate.
18 shows the results of HPLC analysis of ginsenoside standards.
19 shows the results of HPLC analysis of red ginseng extract hydrolysates by metabolites of DCY51 T strains over time.
Figure 20 shows the TLC analysis (A) and HPLC analysis (B) of ginsenoside Rb 1 bioconversion by metabolites of DCY51 T strain.
Figure 21 shows the TLC analysis of the optimization conditions of ginsenoside Rb 1 converted by coenzyme prepared from DCY51 T strain.

1. 먼저, 김치로부터의 젖산균 분리 방법 및 에스쿨린 가수분해에 따른 젖산균 제조를 위한 β-글루코시다제의 스크리닝 방법에 관하여 기술하였다. 1. First, a method for separating lactic acid bacteria from kimchi and a method for screening β-glucosidase for producing lactic acid bacteria by esculine hydrolysis were described.

2. 다음은 분리물의 표현형, 계통적 및 유전적 특성에 근거한 신종 락토바실러스 sp.의 동정, 특성화 및 분류를 다뤘다. 이러한 사실에 기초하여 신종균을 L.kimchicus sp. nov.으로 명명하였다. 2. The following covered the identification, characterization and classification of new Lactobacillus sp. Based on phenotype, phylogenetic and genetic characteristics of isolates. Based on this fact, the new strain was isolated from L.kimchicus sp. nov.

3. 다음 홍삼 엑기스로부터 얻은 주요 인삼 사포닌의 생물전환에 대한 1차 발명에 대해 기술하였다. 분리된 신종 L. kimchicus sp. nov.의 배양 여액은 TLC 및 HPLC법에 기초하여 생물전환 활성의 발명에 이용하였다.3. The following describes the primary invention for the bioconversion of major ginseng saponins obtained from red ginseng extract. Isolated new L. kimchicus sp. nov. culture filtrate was used for the invention of bioconversion activity based on TLC and HPLC method.

1-1. 분리된 젖산균의 공급원1-1. Source of Isolated Lactic Acid Bacteria

한국의 전통 야채 발효음식인 김치는 수많은 젖산균을 함유한다. 각종 김치를 시중에서 구할 수 있으며 다음의 표 1에 열거한 김치 종류는 대학 구내에서 구입한 것으로서 본 발명에 이용되었다.Kimchi, a traditional Korean fermented food, contains a lot of lactic acid bacteria. Various kimchi can be obtained on the market, and the kimchi types listed in the following Table 1 were used in the present invention as purchased in the university premises.

표 1. 본 발명에 이용된 김치 종류Table 1. Types of Kimchi Used in the Present Invention

Figure pat00001
Figure pat00001

분리 전 김치를 37℃에서 1주일간 배양하여 젖산균 성장을 유도하였다 (Kim et al., 2005). 이와 같이 처리하면 균수가 증가하며 분리 효과가 높아진다.Kimchi was incubated at 37 ° C for 1 week before separation to induce lactic acid bacteria growth (Kim et al., 2005). This treatment increases the number of bacteria and increases the separation effect.

1-2. 젖산균 성장 배지 (MRS액/한천)1-2. Lactic Acid Bacteria Growth Medium (MRS Liquid / Agar)

젖산균 배양시 "DifcoTM 락토바실리 MRS broth"는 최적의 배양 배지로서, 젖산균 배양을 위한 규정 실험에서 전 세계적으로 광범위하게 이용되고 있다. 배지의 성분 및 함량을 다음의 표 2에 나타낸다.In lactic acid bacteria culture, "Difco lactobacilli MRS broth" is an optimal culture medium, and is widely used worldwide in the regulation experiment for lactic acid bacteria culture. The components and contents of the medium are shown in Table 2 below.

표 2. MRS액의 성분 및 함량Table 2. Components and Contents of MRS Liquid

Figure pat00002
Figure pat00002

1-3. 연속 희석 및 균주 분리를 위한 플레이팅 (도말처리)1-3. Plating for Serial Dilution and Strain Separation

1주 배양 후 김치를 균질화 및 여과하여 균일한 용액을 조제했다. 젖산균 멸균 증류수를 이용하여 균질물을 연속 희석했다 (10-1, 10-2, 10-3 및 10-4). MRS 한천 플레이트 배지에 100㎕의 각 희석액을 이용하여 도말 플레이트를 제조했다. 각종 미생물을 수득하기 위한 도말 플레이트 분리용으로 상이한 농도의 MRS 한천 플레이트를 이용하였다 (100 내지 10-3). 플레이트를 밀봉 및 상이한 온도, 예컨대, 25, 30, 37 및 42℃에서 배양했다.After 1 week of cultivation, kimchi was homogenized and filtered to prepare a uniform solution. The homogenate was serially diluted (10 −1 , 10 −2 , 10 −3 and 10 −4 ) using lactic acid bacteria sterile distilled water. Smear plates were prepared using 100 μl of each dilution in MRS agar plate medium. Different concentrations of MRS agar plates were used (10 0 to 10 -3 ) for separation of smear plates to obtain various microorganisms. Plates were sealed and incubated at different temperatures, such as 25, 30, 37 and 42 ° C.

1-4. β-글루코시다제 생성 미생물의 스크리닝 및 동정1-4. Screening and Identification of β-glucosidase Producing Microorganisms

베타 글루코시다제 생성 박테리아는 진세노사이드를 전환하는 활성이 있다 (Cheng et al., 2006). 다수의 젖산균은 β-글루코시다제를 생성하는 특징이 있으며 특히 락토바실러스 sp.는 고농도 β-글루코시다제 효소를 생성한다. 분리된 균을 에스쿨린 함유의 MRS 배지에서 배양하여 β-글루코시다제의 활성을 동정하였다 (Woodward et al., 2000; Cheng et al., 2006), 자연에서 발견되는 에스쿨린 (6,7-디히드록시쿠마린 6-글루코시드, C15H16O9·XH2O), 예컨대, 마로니에 나무의 잎과 껍질에서 취한 Aesculus bippocastanum은 도 1과 같은 반응에 따라 다수의 박테리아에 의해 가수분해되어 에스쿨레틴 (6,7-디히드록시쿠마린)과 글루코스를 생성한다 (Qadri et al., 1981). 양성 반응시 에스쿨레틴의 존재는, 철염을 도입하면 에스쿨레틴과 결합하여 흑갈색 혹은 흑색 화합물을 형성하는 특이 배지를 이용하여 검출할 수 있다. 또한, 에스쿨레틴의 가수분해는 배지에 pH 지시약을 도입하고 다른 최종 산물, 예컨대 글루코오스 등의 발효에 따른 pH 변화를 측정함으로써 검출할 수 있다.Beta glucosidase producing bacteria have activity to convert ginsenosides (Cheng et al., 2006). Many lactic acid bacteria are characterized by producing β-glucosidase, and in particular, Lactobacillus sp. Produces high concentration β-glucosidase enzyme. Isolated bacteria were cultured in MRS medium containing esculin to identify β-glucosidase activity (Woodward et al., 2000; Cheng et al., 2006), esculin found in nature (6,7- Dihydroxycoumarin 6-glucoside, C 15 H 16 O 9 · X H 2 O), such as, Aesculus taken from the leaves and bark of a Maronier tree bippocastanum is hydrolyzed by a number of bacteria according to the reaction as in FIG. 1 to produce esculletin (6,7-dihydroxycoumarin) and glucose (Qadri et al., 1981). The presence of esculletin in a positive reaction can be detected using a specific medium which, when iron salts are introduced, binds to esculletin to form a dark brown or black compound. In addition, hydrolysis of esculletin can be detected by introducing a pH indicator into the medium and measuring the pH change following fermentation of other final products, such as glucose and the like.

에스쿨린 3g/L 및 구연산철 암모늄 0.2g/L을 에스쿨린 한천 배양기 조제용 한천 20g/L과 함께 탈수 MRS 분말(DifcoTM)에 가했다. 다른 조작은 MRS 플레이트 제조와 동일하다.3 g / L of esculine and 0.2 g / L of ferrous ammonium citrate were added to the dehydrated MRS powder (Difco ) together with 20 g / L of agar for preparing the esculin agar incubator. Other operations are the same as for MRS plate preparation.

젖산균이 한천 플레이트 상에 유백색 집락을 생성한다. 100 내지 200개의 분리 집락을 함유하는 플레이트를 선택했다. 단일 분리 집락을 MRS 플레이트로부터 선택하여 도 2에서 보는 바와 같이 에스쿨린 MRS 한천 플레이트에 접종했다. 플레이트를 밀봉하고 37℃에서 배양했다. 플레이트 내 균주 일부의 주변에서 흑색 혹은 갈색 스폿이 관찰되었다. 색 변화는 한천 플레이트 안에서 철 이온이 결합한 에스쿨레틴이 생성된 탓이다 (Saqib and John, 2006).Lactic acid bacteria produce milky colonies on agar plates. Plates containing 100 to 200 separation colonies were selected. A single isolated colony was selected from the MRS plate and inoculated into the Esculin MRS agar plate as shown in FIG. 2. The plate was sealed and incubated at 37 ° C. Black or brown spots were observed around some of the strains in the plate. The color change is due to the production of iron ions-bound esculletin in agar plates (Saqib and John, 2006).

1-5. 젖산균의 도말 평판법 및 순수배양1-5. Staining and Lactation of Lactic Acid Bacteria

갈색 혹은 흑색 집락을 선택하여 이 표면을 평행 도말, 부채꼴 도말 혹은 기타 방식의 연속 도말 처리로 새 MRS 한천 플레이트에서 계대 배양했다 (도 3). 도말 횟수 증가시 젖산균 세포 수는 감소하며 점진적으로 사방 확대된다. 적절한 도말시 젖산균은 점차로 확대되며 배양 후 플레이트 표면으로부터 단일 집락을 얻을 수 있다 (Lee et al., 1997).Brown or black colonies were selected and these surfaces were passaged on new MRS agar plates by parallel smears, scallops, or other continuous smears (FIG. 3). As the number of smears increases, the number of lactic acid bacteria cells decreases and gradually expands in all directions. Upon proper smearing, the lactic acid bacteria gradually expand and single colonies can be obtained from the plate surface after incubation (Lee et al., 1997).

1-6. 젖산균의 저온 동결 보존1-6. Cryopreservation of Lactic Acid Bacteria

장기간 보존을 위해서는 저온 동결 보존 방법이 적합하다. 보존 배지는 MRS액에 20 내지 30%의 글리세롤을 가하여 조제했다. 1ml의 보존 배지를 2ml 나사캡 유리병에 담아 압열 멸균했다. 멸균 조건하에 순수 배양 분리물을 넣고 (뚜껑에 닿을 정도로 가득 혹은 충분한 양으로) 기밀 밀봉했다. 유리병을 초저온 냉동고에 -80℃로 보관했다 (Tepavicharova and Donev, 1987; Gomez et al., 2003). 이와 같은 냉동 보존으로 1년 반 정도 세균을 보관할 수 있다.The cryopreservation method is suitable for long term storage. The storage medium was prepared by adding 20 to 30% glycerol to the MRS liquid. 1 ml of preservation medium was placed in a 2 ml screw cap vial for autoclaving. Pure culture isolates were placed under sterile conditions (full or sufficient to reach the lid) and hermetically sealed. The vials were stored at -80 ° C in cryogenic freezers (Tepavicharova and Donev, 1987; Gomez et al., 2003). This cryopreservation can store bacteria for about a year and a half.

1-7. 분리물을 이용한 진세노사이드 Rb1의 기초 생물전환 분석1-7. Basic Bioconversion Analysis of Ginsenoside Rb 1 Using Isolates

진세노사이드 Rb1를 1,000ppm의 농도로 증류수에 용해시켰다 (1mg/ml). 분리된 순수한 젖산균 균주의 배양 여액을 본 처리에 이용했으며 상술한 방법에 따라 TLC로 생물전환 활성을 분석했다.Ginsenoside Rb 1 was dissolved in distilled water at a concentration of 1,000 ppm (1 mg / ml). The culture filtrate of the isolated pure lactic acid bacteria strain was used for this treatment and the bioconversion activity was analyzed by TLC according to the method described above.

2-1. 생리학적 및 생화학적 특성2-1. Physiological and Biochemical Properties

위상차 현미경으로 박테리아 세포의 형태를 검사했다. NaCl 내성 및 온도별 성장을 MRS배지 상에서 시험했다. 촉매효소(카탈라제) 활성은 3%(v/v) 과산화수소를 이용하여 측정했다. 고형 MRS 배지를 이용하는 Cowan and Steel(1965) 방법에 따라 카제인 및 전분의 가수분해물을 측정했다. 젖산 농도와 조성을 d/L-젖산염 효소 키트를 이용하여 측정했다 (Boehouringer Mannheim). 글루코스로부터의 기체 발생을 더햄 튜브를 이용하여 시험했다. 당 발효 패턴은 API 50 CHL 장치로 확인 측정했다 (bioMerieux).The morphology of the bacterial cells was examined under a phase contrast microscope. NaCl resistance and temperature growth were tested on MRS medium. Catalytic enzyme (catalase) activity was measured using 3% (v / v) hydrogen peroxide. Hydrolysates of casein and starch were measured according to the Cowan and Steel (1965) method using solid MRS medium. Lactic acid concentration and composition were measured using the d / L-lactate enzyme kit (Boehouringer Mannheim). Gas evolution from glucose was tested using Durham tubes. Sugar fermentation pattern was measured and confirmed by API 50 CHL device (bioMerieux).

2-2. DCY51T 균주의 성장 곡선2-2. Growth curves of DCY51 T strain

분광광도계를 이용하여 광전 혼탁도를 비교함으로써 DCY51T 균주의 성장 곡선을 결정했다. 효모 멸균 시험관을 취해 배양 시간, 예컨대, 0, 1.5, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 및 20시간을 표시했다.Growth curves of the DCY51 T strains were determined by comparing photoelectric turbidity using a spectrophotometer. Yeast sterile test tubes were taken and indicated incubation times such as 0, 1.5, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 and 20 hours.

2.5ml의 배양액을 하룻밤 성장시켜 50ml의 새 배양액이 함유된 삼각 플라스크에 가했다. 균일 혼합후, 5ml의 혼합 배양액을 취해 상기 각 시험관에 가했다. 시험관을 37℃ 및 150rpm의 진탕 배양기에서 접종 처리했다. 시간이 표시된 시험관을 꺼내 균주의 성장 여부를 즉시 검사했다. 600nm 파장에서 탁도를 검사했다. 광학 밀도를 0.1 내지 0.65 범위에서 측정할 수 있도록, 고밀도 배양액은 MRS액으로 적절히 희석했다 (Zwietering et al., 1990). 수집한 데이터를 기초로 DCY51T 균주의 성장 곡선을 작성했다.2.5 ml of culture was grown overnight and added to an Erlenmeyer flask containing 50 ml of fresh culture. After homogeneous mixing, 5 ml of mixed culture was taken and added to each of the above test tubes. Test tubes were inoculated in shaking incubators at 37 ° C. and 150 rpm. The test tubes marked time were taken out and immediately examined for growth of the strain. Turbidity was examined at 600 nm wavelength. The high density culture was properly diluted with MRS solution so that the optical density could be measured in the range of 0.1 to 0.65 (Zwietering et al., 1990). Based on the collected data, a growth curve of the DCY51 T strain was prepared.

2-3. API 50 CHL 장치를 이용한 탄수화물 발효 분석2-3. Carbohydrate Fermentation Assay with API 50 CHL System

락토바실러스속 및 관련 유기 미생물을 동정하기 위해 API 50 CHL 배지를 이용했다. 49종의 탄수화물을 API 50 CH 스트립에서 발효시킬 수 있는 배지를 준비하였다. 세균을 API 50 CHL 배지와 혼합하고 API 50 CH 장치에 설치된 각 시험관에 접종 및 30℃에서 배양했다. 배양 과정에서 탄수화물은 산으로 발효되어 pH값을 떨어뜨리며 이를 지시약의 색 변화로 검출 확인했다. 시험 결과를 이용하여 균주의 생화학 프로파일를 작성했으며 이를 동정 혹은 종 선별에 이용했다.API 50 CHL medium was used to identify Lactobacillus and related organic microorganisms. A medium capable of fermenting 49 carbohydrates in an API 50 CH strip was prepared. The bacteria were mixed with API 50 CHL medium and inoculated in each test tube installed in the API 50 CH apparatus and incubated at 30 ° C. During the incubation process, carbohydrates were fermented with acid to lower the pH value, which was detected and confirmed by the color change of the indicator. The test results were used to create a biochemical profile of the strain and used for identification or species selection.

API 50 CHL 배지가 담긴 앰플 (구성분 및 함량은 표 3에 수록됨)을 조심스럽게 개봉했다. 동일한 수개의 DCY51T 균주 집락을 배지와 충분히 혼합했다 (현탁액 탁도는 2 McFarland 표준치에 상당한다). 스트립관 (표 4)에 배양액을 채우고 (각두(cupule) 제외) 모든 시험관에 무기오일을 첨가한 후 37℃에서 48시간 동안 배양했다.Ampoules containing the API 50 CHL medium (spheres and contents listed in Table 3) were carefully opened. Several identical DCY51 T strain colonies were mixed well with the medium (suspension turbidity corresponds to 2 McFarland standard). The culture medium was filled in a strip tube (Table 4) (excluding cupules), and inorganic oil was added to all test tubes, followed by incubation for 48 hours at 37 ° C.

표 3. API 50 CHL 배지 성분 및 함량Table 3. API 50 CHL Medium Components and Content

Figure pat00003
Figure pat00003

표 4. 스트립의 조성Table 4. Composition of strips

Figure pat00004
Figure pat00004

24시간 및 48시간 배양 후, 스트립을 다음과 같이 판독했다. 양성 시험은 배지에 첨가된 브로모크레졸 퍼플 지시약이 황색으로 변하는 산성화 반응에 상응한다. 에스쿨린 시험(시험관 제25번)시 자주색이 흑색으로 변하는 것을 관찰하였다.After 24 h and 48 h incubation, the strips were read as follows. The positive test corresponds to the acidification reaction in which the bromocresol purple indicator added to the medium turns yellow. In the esculine test (tube 25), purple was observed to turn black.

2-4. GENEALLTM 세포 SV 미니 키트를 이용한 DNA 추출2-4. DNA extraction using the GENEALL TM cells SV mini kit

세포가 대수기(log phase)에 달할 때까지 배양물을 강한 진탕과 함께 37℃에서 12 내지 16시간 동안 배양하여 박테리아 세포를 준비했다. 수득된 박테리아 세포를 직접 사용하거나 혹은 -80℃에서 보관했다. 박테리아 세포를 리소자임으로 처리하여 질긴 다중막 세포벽을 약화시켰다.The bacterial cells were prepared by incubating the culture for 12-16 hours at 37 ° C. with strong shaking until the cells reached the log phase. The bacterial cells obtained were either used directly or stored at -80 ° C. Bacterial cells were treated with lysozyme to weaken the tough multi-membrane cell wall.

박테리아 세포 (2 x 109 세포)를 1.5ml의 마이크로 원심분리관에서 1분간 고속 원심분리하여 펠릿 처리했다. 펠릿을 180㎕의 효소 혼합물에 완전히 재현탁시킨 후 37℃에서 30분간 배양했다. 본 처리의 목적은 세포벽을 약화시켜 세포가 효과적으로 용해되도록 하는 것이다. 이 혼합물을 20㎕의 Proteinase K 용액 (20mg/ml) 및 200㎕의 Buffer BL과 함께 추가로 30분간 배양했다.Bacterial cells (2 × 10 9 cells) were pelleted by high speed centrifugation for 1 minute in 1.5 ml microcentrifuge tubes. The pellet was completely resuspended in 180 μl enzyme mixture and then incubated at 37 ° C. for 30 minutes. The purpose of this treatment is to weaken the cell wall so that the cells are effectively lysed. This mixture was incubated for an additional 30 minutes with 20 μl Proteinase K solution (20 mg / ml) and 200 μl Buffer BL.

200㎕의 무수 에탄올을 이용하여 DNA을 침전시키고 펄스-와류(pulse-vortex) 처리했다. DNA 침전물을 가볍게 스핀다운(spin-down)한 후 뚜껑 안쪽에 맺힌 물방울을 제거했다. 혼합물을 조심스럽게 SV 컬럼으로 옮기고 6,000g 이상 (예컨대, 8,000rpm 이상)에서 5분간 원심분리한 후 새로운 수집용 시험관으로 교체했다. 다음, 600㎕의 Buffer BW 컬럼에 가하고 고속(13,000 x g 이상)으로 5분간 원심분리한 다음 새로운 수집용 시험관으로 교체했다. 계속해서 700㎕의 Buffer BW 컬럼에 가하고 고속으로 5분간 원심분리했다. 액체를 버리고 수집용 시험관을 제 위치에 삽입한 후 세정액 잔사를 고속 원심분리하여 제거했다. 분리된 DNA를 용출 처리하기 위해, 200㎕의 초순수를 첨가하고 실온에서 10분간 배양한 후 고속 (13,000 x g 이상)으로 5분간 원심분리했다.200 μl of absolute ethanol was used to precipitate DNA and pulse-vortex treatment. The DNA precipitate was gently spin-down and the water droplets inside the lid were removed. The mixture was carefully transferred to an SV column and centrifuged at 6,000 g or more (eg, 8,000 rpm or more) for 5 minutes before being replaced with a new collection test tube. Next, it was added to 600 μl Buffer BW column, centrifuged for 5 minutes at high speed (13,000 x g or more), and then replaced with a new collection test tube. Then, it was added to 700 microliters of Buffer BW columns, and it centrifuged for 5 minutes at high speed. The liquid was discarded and the collection test tube was inserted in place and the wash liquid residue was removed by high speed centrifugation. To elute the isolated DNA, 200 μl of ultrapure water was added and incubated at room temperature for 10 minutes, followed by centrifugation for 5 minutes at high speed (13,000 × g or more).

2-5. G+C 함량 결정2-5. G + C content determination

DNA를 증류수 (1mg/ml)에 용해하고 100℃에서 5분간 가열한 뒤 얼음용기에서 급속 냉각했다. 변성 DNA 용액 (10㎕)을 10㎕의 뉴클레아제 P1 용액 (2Mm ZnSO4가 함유된 1ml의 40Mm 아세트산나트륨 완충액에 용해한 0.1mg 용액, pH 5.3)과 혼합한 후 50℃에서 1시간 동안 배양했다. 다음, 10㎕의 알칼리성 박테리아 포스파타제, 2.4유닛/ml의 0.1M 트리스-HCl 완충액 (pH 8.1)을 시료에 첨가하고 37℃에서 1시간 동안 배양한 뒤 얻은 가수분해물을 -20℃에서 보관했다 (Jin and Kazuo, 1984).DNA was dissolved in distilled water (1 mg / ml), heated at 100 ° C. for 5 minutes, and then rapidly cooled in an ice container. The denatured DNA solution (10 μl) was mixed with 10 μl of nuclease P1 solution (0.1 mg solution dissolved in 1 ml of 40 Mm sodium acetate buffer containing 2 Mm ZnSO 4 , pH 5.3) and incubated at 50 ° C. for 1 hour. . Next, 10 μl of alkaline bacterial phosphatase, 2.4 units / ml of 0.1 M Tris-HCl buffer (pH 8.1) was added to the sample and incubated for 1 hour at 37 ° C., and the obtained hydrolyzate was stored at −20 ° C. (Jin and Kazuo, 1984).

HPLC 장치는 LC-4A 액상 크로마토그래피, Z-MODULE에 탑재된 RADIAL-PACK C 카트리지, Lamb do-Max 모델 481형 LC 분광광도계 및 데이터 분석기 크로마토팩 C-R2AX로 구성되었다. 뉴클레오시드는 0.6M NHHPO (pH4.0) 및 아세토니트릴 (20:1 v/v) 혼합물에 대해 실온에서 1ml/분의 유량으로 용출시켰다. 각각의 뉴클레오시드에 대해 270nm에서의 UV 흡광도를 검출하였다 (Jin and Kazuo, 1984; Tamaoka and Komagata, 1984).The HPLC apparatus consisted of LC-4A liquid chromatography, a RADIAL-PACK C cartridge mounted on Z-MODULE, a Lamb do-Max Model 481 LC spectrophotometer and a data analyzer chromatopack C-R2AX. The nucleosides were eluted at a flow rate of 1 ml / min at room temperature for a 0.6M NHHPO (pH 4.0) and acetonitrile (20: 1 v / v) mixture. UV absorbance at 270 nm was detected for each nucleoside (Jin and Kazuo, 1984; Tamaoka and Komagata, 1984).

4개의 결정형 표준 데옥시-리보-뉴클레오시드를 시그마사로부터 구입했다. 뉴클레오시드 결정체의 수분 함량은 탄소 및 질소의 원소 분석으로 계산했다. 상기 4종의 뉴클레오시드의 무게를 잰 후 증류수에 1mg/ml의 농도로 용해했다. 수득한 혼합물을 HPLC로 5회 처리한 후 각 뉴클레오시드의 몰 흡광계수를 측정했다.Four crystalline standard deoxy-ribo-nucleosides were purchased from Sigma. The moisture content of nucleoside crystals was calculated by elemental analysis of carbon and nitrogen. The four nucleosides were weighed and dissolved in distilled water at a concentration of 1 mg / ml. The resulting mixture was treated five times with HPLC and the molar extinction coefficient of each nucleoside was measured.

270nm에서의 타겟 흡광도에서 발현된 피크 영역에서 뉴클레오시드의 상대 함량을 측정하고 상대 몰 흡광계수를 다음의 식에 따라 계산했다: 몰당 뉴클레오시드 상대 함량.The relative content of nucleosides in the peak region expressed at the target absorbance at 270 nm was measured and the relative molar extinction coefficient was calculated according to the following formula: Nucleoside relative content per mole.

Figure pat00005
Figure pat00005

2-6. DNA-DNA 교잡 분석2-6. DNA-DNA Hybridization Assay

광활성 비오틴 유사체는 안정한 DNA 및 RNA 탐침을 대량으로 또한 재현가능하게 조제하는데 이용했다. 포토비오틴을 이용하여 조제한 핵산 탐침 (Mclnnes et al., 1990; Stackebrandt and Goebel, 1994)은 타겟 DNA의 0.5pg 정도로 극소량 검출된다. 직접 광조사시, 포토비오틴이 단일 혹은 이중나선 핵산을 라벨화한다. 1.5ml 시험관에 취한 DNA 용액을 5분간 가열 비등시킨 후 얼음으로 즉시 냉각하고 여기에 540㎕의 PBSM 완충액을 첨가했다 (2 x PBS 5ml, DW 3ml 및 MgCl2 1ml).Photoactive biotin analogs have been used to prepare stable DNA and RNA probes in large quantities and reproducibly. Nucleic acid probes prepared using photobiotin (Mclnnes et al., 1990; Stackebrandt and Goebel, 1994) detect very small amounts of 0.5 pg of target DNA. Upon direct light, photobiotin labels single or double-stranded nucleic acids. The DNA solution, taken in a 1.5 ml test tube, was heated and boiled for 5 minutes and immediately cooled with ice and 540 μl of PBSM buffer was added thereto (2 × 5 ml of PBS, 3 ml of DW and 1 ml of MgCl 2 ).

0.1ml의 DNA 용액을 96 웰-마이크로플레이트의 각 웰에 분주했다; 각 웰에는 1.0㎍의 DNA가 함유되어 있다. 음성 대조군 (대장균, 시그마사)을 조제 및 분주했다. 다음, 플레이트에 알루미늄 호일을 씌우고 37℃에서 2시간 동안 혹은 28℃에서 3시간 동안 배양했다. 배양시간이 이보다 더 길어도 결과에 변화가 없다. 배양 후 각 웰을 0.2ml의 1X PBS로 세척하고 (미결합 DNA 제거) 60℃에서 2시간 혹은 45℃에서 하룻밤 동안 건조했다. 초기 교잡 용액 (2X SSC, 5X Denhardt 용액, 50% 포르마이드, 100㎍/ml 변성 연어 정액 DNA 함유)을 마이크로플레이트 웰에 분주한 후 37℃에서 1시간 동안 배양했다.0.1 ml of DNA solution was dispensed into each well of a 96 well-microplate; Each well contains 1.0 μg of DNA. Negative controls (E. coli, Sigma) were prepared and dispensed. The plates were then covered with aluminum foil and incubated at 37 ° C. for 2 hours or at 28 ° C. for 3 hours. Longer incubation times result in no change. After incubation, each well was washed with 0.2 ml of 1 × PBS (unbound DNA removed) and dried at 60 ° C. for 2 hours or at 45 ° C. overnight. Initial hybridization solutions (containing 2X SSC, 5X Denhardt solution, 50% formamide, 100 μg / ml denatured salmon sperm DNA) were dispensed into microplate wells and incubated at 37 ° C. for 1 hour.

암실에서 10㎕의 1mg/ml 포토비오틴 용액을 탐침 DNA에 가하고 얼음용기 내에서 광램프로 15분간 빛을 조사하였다 (조사시 오픈드로프 덮개를 벗긴다). 다음, 용기를 가볍게 두드리면서 5분간 용액을 충분히 혼합했다. 조사 후 0.2ml의 0.1M 트리스-HCl 완충액(pH 9.0)을 가하고 0.1ml의 1-부탄올과 함께 와류 혼합했다. 10 내지 20초간 스핀 처리한 후 상층을 제거했다 (핑크색 용액). 이 단계를 1회 더 반복하여 미사용된 광탐침 비오틴을 용액으로부터 제거했다. 용액을 15분간 가열 비등시킨 후 즉시 냉각했다.In the dark, 10 μl of a 1 mg / ml photobiotin solution was added to the probe DNA and irradiated with light lamps for 15 minutes in an ice vessel (with the open drop cover removed). Next, the solution was sufficiently mixed for 5 minutes while tapping the container. After irradiation, 0.2 ml of 0.1 M Tris-HCl buffer (pH 9.0) was added and vortex mixed with 0.1 ml of 1-butanol. After spin treatment for 10-20 seconds, the top layer was removed (pink solution). This step was repeated one more time to remove unused photoprobe biotin from the solution. The solution was heated to boiling for 15 minutes and then immediately cooled.

용액을 10ml의 교잡 용액 (초기 교잡 용액, 5% 황산 덱스트란)에 용해했다. 초기 교잡 용액을 마이크로플레이트 웰에서 제거하고 0.1ml의 비오틴화 DNA 용액을 마이크로플레이트 웰에 분주했다. 플레이트를 밀봉하고 51℃에서 2시간 혹은 3시간 동안 혹은 하룻밤 동안 배양했다. 고형광 강도를 고려하면 하룻밤 배양이 가장 바람직하다 (Ezaki et al, 1989).The solution was dissolved in 10 ml of hybridization solution (initial hybridization solution, 5% dextran sulfate). Initial hybridization solution was removed from the microplate wells and 0.1 ml biotinylated DNA solution was dispensed into the microplate wells. Plates were sealed and incubated at 51 ° C. for 2 or 3 hours or overnight. In view of solid fluorescence intensity, overnight culture is most preferred (Ezaki et al, 1989).

다음의 용액을 실험 직전에 조제했다:The following solutions were prepared just before the experiment:

a) 제1 용액 (0.5% BSA, 0.1% 트리톤 X-100, 1X PBS)a) first solution (0.5% BSA, 0.1% Triton X-100, 1X PBS)

b) 제2 용액 (0.5% BSA, 0.1% 트리톤 X-100, 1X PBS, 스트렙타비딘-β -갈락토시다제; 10nU/ml)b) second solution (0.5% BSA, 0.1% Triton X-100, 1X PBS, streptavidin-β-galactosidase; 10nU / ml)

c) 표 5에 열거된 4-MUF-Gal 용액.c) 4-MUF-Gal solutions listed in Table 5.

표 5. (4-MUF-Gal 용액)Table 5. (4-MUF-Gal Solution)

Figure pat00006
Figure pat00006

유의: 1mg MUF-Gal은 100㎕의 N,N-디메틸 포름아미드에 현탁 및 3분간 초음파 처리한다. 기질의 양이 많으면 반응 값이 높아진다.Note: 1 mg MUF-Gal is suspended in 100 μl of N, N-dimethyl formamide and sonicated for 3 minutes. Higher amounts of substrate lead to higher reaction values.

마이크로 웰에서 교잡 용액을 분리 폐기하고, 0.2ml의 2X SSC로 3회 세척했다. 플레이트를 0.2ml의 제1 용액으로 실온에서 10분간 배양한 뒤 이 용액을 분리 폐기했다. 0.1ml의 제2 용액을 첨가하여 37℃에서 30분간 배양한 후 이 용액을 분리 폐기했다. 다음, 플레이트를 0.2ml의 1X PBS로 3회 세척했다.The hybridization solution was discarded from the microwells and washed three times with 0.2 ml of 2 × SSC. The plate was incubated with 0.2 ml of the first solution for 10 minutes at room temperature before the solution was discarded. 0.1 ml of the second solution was added and incubated at 37 ° C. for 30 minutes, after which the solution was discarded. The plate was then washed three times with 0.2 ml of 1 × PBS.

형광 측정에서 0.1ml의 4-MUF-Gal 용액을 신속 첨가하고 (웰 순서대로) 마이크로플레이트 판독기로 매 15분마다 360/40 460/40에서 웰 (37℃에서 배양된)을 측정했다 (Zreiqat et al., 1998).In fluorescence measurements, 0.1 ml of 4-MUF-Gal solution was added quickly and the wells (incubated at 37 ° C.) were measured at 360/40 460/40 every 15 minutes with microplate readers (in well order) (Zreiqat et al., 1998).

2-7. 16S rDNA 서열화 및 계통적 분석2-7. 16S rDNA Sequencing and Systematic Analysis

공용 박테리아 프라이머 세트를 이용하여 16S rRNA을 염색체 DNA로부터 증폭하고 (Weisburg et al., 1991), 정제된 PCR 산물은 제노텍 (대전, 한국)에서 서열화 처리했다. 16S rRNA의 전길이 서열을 SeqMan 소프트웨어로 컴파일 처리했다 (DNASTAR Inc.). 관련 계통의 16S rRNA 서열을 유전자은행에서 공급받아 BioEdit 프로그램으로 편집했다 (Hall, 1999). CLUSTAL X 프로그램으로 복수 정렬을 실행했다 (Thompson et al., 1997). 키무라 2-변수 모델을 이용하여 진화적 거리를 계산했다 (Kimura, 1983). 이웃결합법 (Saitou and Nei, 1987) 및 MEGA 3 프로그램에서의 최대 절약법 (Kumar et al, 2001)에 따라 계통 트리를 구축했다. 1,000개의 복제물을 이용하여 붓스트랩 분석을 함으로써 분기체에 대한 신뢰도 값을 구했다 (Felsenstein, 1993).16S rRNA was amplified from chromosomal DNA using a common bacterial primer set (Weisburg et al., 1991) and purified PCR products were sequenced in Genotech (Daejeon, Korea). The full length sequence of the 16S rRNA was compiled with SeqMan software (DNASTAR Inc.). 16S rRNA sequences from the relevant strains were sourced from the GenBank and edited with the BioEdit program (Hall, 1999). Multiple sorting was performed with the CLUSTAL X program (Thompson et al., 1997). The evolutionary distances were calculated using the Kimura two-variable model (Kimura, 1983). The tree of trees was constructed according to the neighbor coupling method (Saitou and Nei, 1987) and the maximum savings method in the MEGA 3 program (Kumar et al, 2001). Confidence values for branched bodies were obtained by bootstrap analysis with 1,000 replicates (Felsenstein, 1993).

2-8. 뉴클레오시드 서열 수탁 번호2-8. Nucleoside sequence accession number

표준 16S rDNA 서열의 유전자은행 EMBL 수탁번호를 계통적 분석에 이용했다 (도 12).GenBank EMBL accession numbers of standard 16S rDNA sequences were used for systematic analysis (FIG. 12).

3. DCY51T 균주에 의한 인삼 사포닌의 생물전환3. Bioconversion of Ginseng Saponin by DCY51 T Strain

3-1. 실험 재료 및 기구3-1. Experimental Materials and Instruments

3-1-1. 인삼 사포닌의 재료3-1-1. Ingredients of Ginseng Saponins

홍삼 엑기스를 한국 인삼공사 및 한국 개성 인삼 협동조합에서 공급받아 연구실에서 진세노사이드 Rb1를 분리하고 표준물은 한국 KT&G 에서 구입했다. 화합물 및 그의 순도와 공급원을 하기의 표 6에 수록한다.The red ginseng extract was supplied by Korea Ginseng Corporation and Korea Kaesong Ginseng Cooperative to separate ginsenoside Rb 1 from the laboratory and the standard was purchased from KT & G. The compounds and their purity and sources are listed in Table 6 below.

표 6. 생물전환 분석에 이용한 인삼 사포닌Table 6. Ginseng Saponins Used in Bioconversion Analysis

Figure pat00007
Figure pat00007

3-1-2. 재료 및 기구3-1-2. Materials and utensils

본 실험에 이용된 기구를 하기의 표 7에 수록한다.The instruments used in this experiment are listed in Table 7 below.

표 7. 생물전환 분석에 이용한 재료 및 기구Table 7. Materials and Instruments Used in Bioconversion Analysis

Figure pat00008
Figure pat00008

3-1-3. 화학 시약3-1-3. Chemical reagents

실험용 시약을 "버딕 앤 잭슨 컴퍼니(Burdick and Jackson)" 및 "(주) 대정(Dae Jung Company)"에서 구입하며 이를 하기의 표 8에 수록한다.Experimental reagents are purchased from "Burdick and Jackson" and "Dae Jung Company" and are listed in Table 8 below.

표 8. 생물전환 분석에 이용한 화학 시약Table 8. Chemical Reagents for Bioconversion Analysis

Figure pat00009
Figure pat00009

3-2. 인삼 사포닌 전환 분석을 위한 크로마토그래피법3-2. Chromatography for Ginseng Saponin Conversion Analysis

3-2-1. 박층 크로마토그래피 (TLC) 분석3-2-1. Thin layer chromatography (TLC) analysis

박층 크로마토그래피 (TLC)는 복수의 화합물로 된 혼합물을 분리하는데 이용되는 크로마토그래피 기술이다. 흡착물질로 이루어진 박층, 일반적으로는, 편평한 불활성 담지체 시트에 실리카겔을 부동화 처리하여 된 박층을 포함하는 고정상이 구비되어 있다. 분리 대상 용액을 포함하는 액체상이 적절한 용매에 용해되어 모세관 작용에 따라 플레이트에 유입되고, 화합물을 구성하는 성분들의 극성에 따라 혼합물 구성 화합물들이 분리된다. 분리 혹은 동정 기술의 핵심 구성은 뚜렷한 특이 위치를 제공하고 표준물들의 전개 위치를 서로 비교할 수 있는 올바른 전개액 및 흡착제를 선택하는 것으로서, 이에 따라 화합물의 구성분을 초기 동정할 수 있다 (Yip et al., 1985). Thin layer chromatography (TLC) is a chromatography technique used to separate mixtures of a plurality of compounds. A thin layer made of an adsorbent material, generally, a stationary phase comprising a thin layer obtained by passivating a silica gel on a flat inert carrier sheet. The liquid phase containing the solution to be separated is dissolved in a suitable solvent and introduced into the plate by capillary action, and the mixture constituent compounds are separated according to the polarity of the components constituting the compound. The key component of the separation or identification technique is to select the correct developer and adsorbent to provide distinct specific locations and to compare the deployment locations of the standards with each other, thus allowing early identification of the composition of the compounds (Yip et al. , 1985).

TLC 절차: 추출 -> 스폿 공급 -> 전개 -> 착색 -> 분석TLC Procedure: Extraction-> Spot Feeding-> Unfolding-> Staining-> Analysis

반응 산물 사포닌을 TLC 플레이트에 0.6cm 간격으로 스폿 공급하고 이를 전개액 (CHCl3/CH3OH/H2O)(65:35:10)으로 전개시켰다. 전개 높이는 6.5cm이었다. 10% H2SO4에 흡착, 가열 및 110℃에서 착색시켰다 (Kanaoda, Akao and Kobashi, 1994).The reaction product saponin was spot fed into the TLC plate at 0.6 cm intervals and developed with a developing solution (CHCl 3 / CH 3 OH / H 2 O) (65:35:10). The deployment height was 6.5 cm. Adsorbed on 10% H 2 SO 4 , heated and colored at 110 ° C. (Kanaoda, Akao and Kobashi, 1994).

3-2-2. 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC) 분석3-2-2. High Performance Liquid Chromatography (HPLC) Analysis

HPLC는 크로마토그래피 충전물을 채운 컬럼 (고정상), 컬럼을 따라 이동상을 이동시키는 펌프, 및 분자의 체류시간을 표시하는 검출기를 이용한다. 체류시간은 고정상, 분석 대상 분자 및 사용된 용매 간 상호작용에 따라 변화한다 (Sherma, 2003). 이동상 및 고정상에 따라 다수의 상이한 크로마토그래피 기술이 공지되어 있다.HPLC uses a column filled with the chromatography charge (fixed phase), a pump to move the mobile phase along the column, and a detector indicating the residence time of the molecules. The residence time varies with the interaction between the stationary phase, the molecule to be analyzed and the solvent used (Sherma, 2003). Many different chromatography techniques are known depending on the mobile phase and stationary phase.

분석 대상 시료를 소량으로 이동상 흐름에 도입하는데, 컬럼의 길이를 통과할 때 이것과 고정상 간의 특이적인 화학 혹은 물리적 상호작용에 따라 흐름이 지체된다. 지체 정도는 분석물의 특성, 고정상 및/또는 이동상의 조성에 따라 달라진다. 특정의 분석물이 용출되는 (컬럼 말단으로 배출되는) 시간을 체류시간이라 하는데 이는 해당 분석물의 특징을 동정할 수 있는 신뢰성 있는 변수이다. 압력을 가하면 선속도가 증가하며 구성분의 컬럼 내 확산 시간이 단축되므로, 결과적으로 크로마토그램(색층렬)의 정밀도가 향상된다. 통상의 용매를 이용하며, 예컨대 물이나 기타 유기 액체의 혼화성 조합물도 포함한다 (가장 널리 쓰이는 것은 메탄올과 아세토니트릴이다).A small amount of the sample to be analyzed is introduced into the mobile phase flow, which is delayed by the specific chemical or physical interaction between it and the stationary phase as it passes through the length of the column. The degree of lag depends on the nature of the analyte, the composition of the stationary and / or mobile phases. The time at which a particular analyte is eluted (ejected to the end of the column) is called the retention time, which is a reliable variable to identify the characteristics of the analyte. Applying pressure increases the linear velocity and shortens the diffusion time of the components in the column, which in turn improves the accuracy of the chromatogram. Conventional solvents are used and include, for example, miscible combinations of water or other organic liquids (most commonly used are methanol and acetonitrile).

HPLC 분석에 이용한 컬럼은 C18 (250 x 4.6mm, ID 5㎛), 이동상은 아세토니트릴 및 증류수, 시료 주입량은 20㎕, 유속은 1.6ml/분, 또한 UV 검출기 파장은 203nm 이었으며 이동상 기울기는 하기의 표 9에 나타낸 바와 같았다 (Yang, Wu and Cheng, 2003).The column used for HPLC analysis was C18 (250 x 4.6 mm, ID 5 μm), the mobile phase was acetonitrile and distilled water, the sample injection amount was 20 μl, the flow rate was 1.6 ml / min, and the UV detector wavelength was 203 nm. As shown in Table 9 (Yang, Wu and Cheng, 2003).

표 9. HPLC 분석시 이동상의 조건Table 9. Conditions of Mobile Phase in HPLC Analysis

Figure pat00010
Figure pat00010

3-3. DCY51T 균주를 이용한 홍삼 엑기스의 전환3-3. DCY51 T Conversion of Red Ginseng Extract Using Strains

3-3-1. 배양 여액을 이용한 홍삼 엑기스의 전환3-3-1. Conversion of Red Ginseng Extract Using Culture Filtrate

멸균 조건에서 DCY51T 균주의 박테리아 배양 여액 및 10% 농도 (멸균)의 홍삼 엑기스를 1:1 비율로 혼합하여 진탕 배양기에 넣고 37℃에서 48시간 동안 배양했다 (Lee, You and Park et al., 2006). 반응 혼합물을 n-부탄올로 추출했다. 추출물을 13,000rpm으로 원심분리한 후 상청액을 수거하여 TLC 분석에 이용했다.DCY51 T under sterile conditions The bacterial culture filtrate of the strain and the red ginseng extract of 10% concentration (sterile) were mixed in a 1: 1 ratio and placed in a shaker incubator for 48 hours at 37 ° C (Lee, You and Park et al., 2006). The reaction mixture was extracted with n-butanol. The extract was centrifuged at 13,000 rpm and then the supernatant was collected and used for TLC analysis.

3-3-2. 홍삼 배양액에서의 성장 실험3-3-2. Growth experiments in red ginseng broth

홍삼 엑기스를 MRS액으로 희석하여 각각 2.5, 5, 10, 15 및 30% 농도의 용액을 조제 및 이를 압열 멸균하여 준비하고, 대조군 (홍삼 엑기스 무함유)도 준비하였다. 멸균 조건하에, 5ml의 각 홍삼 MRS액을 멸균 시험관에 첨가했다. 100㎕의 새로운 DCY51T 균주액 (0.D600=1.00)을 접종하고 37℃ 및 멸균 조건하에 회전형 배양기에 넣어 유지했다. 48시간 배양 후, 배지를 정상 상태로 유지하여 박테리아 균주가 침전되도록 하며 균주 침전량을 관측했다. 배양 여액을 원심분리하고 인삼 사포닌의 생물전환을 TLC법으로 기초 분석했다.The red ginseng extract was diluted with MRS solution to prepare solutions of 2.5, 5, 10, 15 and 30% concentration, respectively, and prepared by autoclaving, and a control (without red ginseng extract) was also prepared. Under sterile conditions, 5 ml of each red ginseng MRS solution was added to sterile test tubes. 100 μl new DCY51 T Strain solution (0.D 600 = 1.00) was inoculated and maintained in a rotary incubator at 37 ° C. and under sterile conditions. After 48 hours of incubation, the medium was kept in a steady state to allow bacterial strains to precipitate and the amount of strain precipitation was observed. The culture filtrate was centrifuged and the bioconversion of ginseng saponin was analyzed by TLC method.

3-3-3. 조효소 (crude enzyme)에 의한 홍삼 사포닌의 전환3-3-3. Conversion of Red Ginseng Saponin by Crude Enzyme

배양액을 4℃ 및 13,000rpm에서 10분간 원심분리하여 박테리아 세포를 분리했다. 상청액을 유기 용매, 예컨대 아세톤이나 에탄올과 1:4 비율로 혼합하고 천천히 흔들었다 (강하게 흔들면 효소 활성에 지장이 있다). 실온에서 20분 배양 후, 4℃ 및 10,000rpm에서 10분간 원심분리하여 침전물을 수집했다. The culture was centrifuged at 4 ° C. and 13,000 rpm for 10 minutes to separate bacterial cells. The supernatant was mixed with an organic solvent such as acetone or ethanol in a 1: 4 ratio and shaken slowly (strong shaking interferes with enzyme activity). After 20 minutes of incubation at room temperature, the precipitate was collected by centrifugation at 4 ° C. and 10,000 rpm for 10 minutes.

침전물을 다시 인산나트륨 완충액(pH 5.0)에 용해하였다 (Ko et al., 2003). 10%의 홍삼 엑기스 희석액을 조제된 효소액과 1:1의 비율로 혼합하고 이를 37℃에서 48시간 동안 회전식 배양기 내에서 배양했다. 배양 후, 인삼 사포닌을 n-부탄올로 추출하고 이를 TLC로 분석했다.The precipitate was again dissolved in sodium phosphate buffer (pH 5.0) (Ko et al., 2003). A 10% red ginseng extract dilution was mixed with the prepared enzyme solution at a ratio of 1: 1 and incubated in a rotary incubator at 37 ° C. for 48 hours. After incubation, ginseng saponin was extracted with n-butanol and analyzed by TLC.

3-3-4. 또 다른 사포닌으로 전환되는 홍삼 사포닌의 확인3-3-4. Identification of Red Ginseng Saponin Converted to Another Saponin

인삼 엑기스의 사포닌을 CHCl3/CH3OH/H2O = 65:35:10의 용매계를 함유하는 TLC 플레이트로 분리하고 (Kanaoda et al., 1994), 일부 레인을 색의 발현에 이용하여 TLC 플레이트 내 각 띠의 위치를 확인했다. 착색된 띠를 기준으로 하여, TLC 플레이트의 무색 부분에 있는 실리카의 띠를 떼어내어 별도로 증류수에 용해시켰다. 멸균 조건에서 각 사포닌을 여과, 멸균처리 및 DCY51T 균주와 1:1 비율로 혼합하고 이를 37℃에서 진탕 조건하에 배양했다. 배양 48시간 후, n-부탄올을 이용하여 사포닌을 추출하고 이의 생물전환을 TLC법으로 분석했다. 상기 방법은 박테리아 효소에 의해 다른 종으로 전환되는 특이적 사포닌을 검사하는데 효과적이었다.Ginseng extract saponins were separated into TLC plates containing a solvent system of CHCl 3 / CH 3 OH / H 2 O = 65:35:10 (Kanaoda et al., 1994), and some lanes were used for color expression. The location of each band in the TLC plate was checked. Based on the colored strip, the strip of silica in the colorless portion of the TLC plate was removed and dissolved in distilled water separately. Filtration, sterilization and DCY51 T for each saponin under sterile conditions The strain was mixed in a 1: 1 ratio and cultured at 37 ° C. under shaking conditions. After 48 hours of culture, saponin was extracted using n-butanol and its bioconversion was analyzed by TLC method. The method was effective for testing specific saponins which are converted to other species by bacterial enzymes.

3-3-5. 반응 산물의 분리 및 분석3-3-5. Isolation and Analysis of Reaction Products

인삼 사포닌에 관련하여 현재 주로 2가지 분리 방법이 이용된다: 하나는 동시 분리(concurrent separation)로서, 실리카겔 컬럼 분리나 고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC) 등을 포함한다. 다른 하나는 역분리(countercurrent separation)로서, 주로 고속 역류식 크로마토그래피 (HSCCC)가 있다 (Ha et al., 2007; Kanazawa et al., 1990). 실리카겔 컬럼 분리 방법은 병류식 분리 기술의 방법으로 실험에 응용되었다.In relation to ginseng saponins, two main separation methods are currently used: one is concurrent separation, including silica gel column separation or high performance liquid chromatography (HPLC). The other is countercurrent separation, mainly high speed countercurrent chromatography (HSCCC) (Ha et al., 2007; Kanazawa et al., 1990). The silica gel column separation method was applied to the experiment by the method of cocurrent separation technology.

먼저, R45 x H650cm 크기의 컬럼을 선택하여 주입구를 통해 솜을 삽입함으로써 액체 유동을 감소시켰다. 다음 용리액을 가하여 컬럼을 세정하고 가해진 용리액의 일부는 그대로 컬럼에 충전 상태로 잔류시켰다. 소정량의 실리카겔을 용리액에 첨가하여 현탁액을 조제했다. 컬럼의 분액 밸브를 개방하여 용리액을 점적 유출하고, 실리카겔 현탁액을 재빨리 첨가하고, 고무막대로 컬럼을 가볍게 두드리면서 상기 실리카겔이 균일하게 충전되도록 하여 분리 효율을 향상시켰다. 실리카겔이 균일하게 충전된 후 컬럼의 분액 밸브를 잠갔다.First, a column of size R45 × H650 cm was selected to reduce the liquid flow by inserting cotton through the inlet. Eluent was then added to rinse the column and some of the added eluent remained in the column as it was. A predetermined amount of silica gel was added to the eluent to prepare a suspension. The separation valve of the column was opened to allow the eluent to drip out, add the silica gel suspension quickly, and tap the column lightly with a rubber rod to uniformly fill the silica gel to improve separation efficiency. After the silica gel was uniformly filled, the separator valve of the column was closed.

시료 주입 방법은 2종류가 있다: 즉 액체 시료 주입 및 고체 시료 주입이다 (Oleszek and Bialy, 2006). 액체 시료 주입은 소량의 시료를 분리하는데 적합하며 고체 시료 주입은 대량의 시료를 분리하는데 적합하다. 본 발명에서는 액체 시료 주입 방식을 이용했으며, 구체적으로, 로토베이퍼(rotovaper)를 이용하여 홍삼 엑기스의 반응 산물을 증발 및 소량의 용리액 (약 5ml)에 용해시킨 후, 상기 용리액 수위를 실리카겔 수위와 동등한 평면으로 조정하고, 고부 뷰렛을 이용하여 시료를 천천히 및 균질하게 컬럼 내벽을 따라 첨가했다.There are two types of sample injection methods: liquid sample injection and solid sample injection (Oleszek and Bialy, 2006). Liquid sample injection is suitable for separating small amounts of sample and solid sample injection is suitable for separating large quantities of sample. In the present invention, a liquid sample injection method was used. Specifically, after evaporation and dissolution of the reaction product of red ginseng extract in a small amount of eluent (about 5 ml) using a rotovaper, the eluent level is equivalent to the silica gel level. The plane was adjusted and the sample was added slowly and homogeneously along the column inner wall using a high burette.

시료 수용 용기를 용리액으로 세척한 뒤 이 세척액을 컬럼에 가했다 (3회 세척). 컬럼의 용리액 밸브를 열어 액체를 점적 유출시키고 고무 뷰렛을 이용하여 용리액을 상기 컬럼에 가했다 (액체 점적량은 용리액의 양보다 적어야 한다). 액체 수위가 소정의 높이 달하면 (약 5cm), 실리카겔을 보호층 역할을 위해 추가하고 (액체 첨가시 시료층에 대한 충격을 방지하기 위해), 대량의 용리액을 천천히 가하여 액체 유속을 조절할 수도 있다. TLC 분석을 위하여, 등량의 용리액을 수집했다 (1병당 약 50ml) (Ha et al., 2007).The sample receiving vessel was washed with eluent and then this wash was added to the column (3 washes). The column's eluent valve was opened to allow liquid to drip out and an eluent was added to the column using a rubber burette (the liquid drop should be less than the amount of the eluent). When the liquid level reaches a predetermined height (about 5 cm), silica gel may be added to serve as a protective layer (to prevent impact on the sample layer when the liquid is added), and a large amount of eluent may be slowly added to adjust the liquid flow rate. For TLC analysis, an equal amount of eluate was collected (about 50 ml per bottle) (Ha et al., 2007).

수집후, TLC 분석을 행하여 필요한 사포닌을 측정한 후 이를 증발 건조했다. 다음, HPLC에 따라 비교적 정확한 검사를 하고 검사 결과에 기초하여 해당 물질 및 점도를 확인 결정했다. 다시 정제 및 분리 공정을 행하거나 또는, 요구 값을 달성하지 못하였을 경우, 분리 방법을 변경한다. 본 발명에서는 확인되지 않은 사포닌의 정제를 위해 분리 공정을 2회 시행하였으며 두 가지의 상이한 용리액, 즉, CHCl3/CH3OH/H2O = 65:35:10 및 CHCl3/CH3OH = 8:1을 이용하였다 (Oleszek and Bialy, 2006).After collection, TLC analysis was performed to determine the required saponin and then evaporated to dryness. Next, a comparatively accurate test was carried out according to HPLC, and the substance and viscosity were confirmed and determined based on the test result. The purification and separation process is carried out again or the separation method is changed if the required value is not achieved. In the present invention, two separate eluents were used to purify unidentified saponins, two different eluents: CHCl 3 / CH 3 OH / H 2 O = 65:35:10 and CHCl 3 / CH 3 OH = 8: 1 was used (Oleszek and Bialy, 2006).

3-4. DCY51T 균주를 이용한 진세노사이드 Rb1의 전환3-4. DCY51 T Conversion of Ginsenoside Rb 1 Using Strains

3-4-1. 배양 여액을 이용한 진세노사이드 Rb1의 전환3-4-1. Conversion of Ginsenoside Rb 1 Using Culture Filtrate

1,000ppm 농도의 인삼 사포닌 Rb1을 증류수 (1mg/ml)를 이용하여 조제했다. DCY51T 균주의 배양 여액을 처리하고 이의 생물전환 활성을 상술한 것과 동일한 방법에 따라 TLC로 분석했다.Ginseng saponin Rb 1 at a concentration of 1,000 ppm was prepared using distilled water (1 mg / ml). The culture filtrate of DCY51 T strain was treated and its bioconversion activity was analyzed by TLC according to the same method described above.

3-4-2. 조효소를 이용한 진세노사이드 Rb1 전환의 최적화3-4-2. Optimization of Ginsenoside Rb 1 Conversion Using Coenzymes

효소를 이용한 전환 및 분석 방법은 균주 효소를 이용한 홍삼 엑기스 변환에 적용된 것과 동일하였다. 본 발명에 이용된 최적화 조건 (Akao et al., 1998)은 하기의 표 10에서 보는 바와 같았다.Enzyme conversion and analysis methods were the same as those applied to the red ginseng extract conversion using the strain enzyme. Optimization conditions used in the present invention (Akao et al., 1998) were as shown in Table 10 below.

표 10. 진세노사이드 Rb1 전환의 최적화 조건(실험 조건수: OD 값 x pH x 유기 용매)Table 10. Optimization Conditions for Ginsenoside Rb 1 Conversion (Number of Experiment Conditions: OD Value x pH x Organic Solvent)

Figure pat00011
Figure pat00011

4. 결과4. Results

김치는 다수의 젖산균을 함유하는 최고의 미생물 공급원 중 하나이다. 한국의 발효 야채식품인 김치에는 수많은 젖산균이 다량 존재하는 것으로 보고되어 있다. 그럼에도, 김치의 미생물 군락에 대한 계통적 연구는 미미하였다.Kimchi is one of the best sources of microorganisms containing many lactic acid bacteria. Kimchi, a fermented vegetable food in Korea, has been reported to contain a large amount of lactic acid bacteria. Nevertheless, systematic studies on the microbial community of kimchi have been insignificant.

[1-1. 연속 희석 및 김치로부터 젖산균 분리][1-1. Continuous Dilution and Isolation of Lactic Acid Bacteria from Kimchi]

김치 시료를 10-1, 10-2, 10-3 및 10- 4 의 농도로 연속 희석하고 (도 4) 각 희석액 100㎕을 젖산균 분리를 위한 MRS 한천 플레이트에 가했다.Kimchi samples 10-1, 10-2, 10-3 and 10-serial dilution to a concentration of 4 (Fig. 4) was added to each dilution 100㎕ on MRS agar plates for separation of lactic acid bacteria.

연속 희석액을 도말한 플레이트를 37℃에서 48시간 동안 배양했다. MRS 한천에 가해진 각 희석액에서 젖산균을 분리했다. 이의 농도는 각각 10, 10, 10-2 및 10-3 이었다 (도 5).Plates with serial dilutions were incubated at 37 ° C. for 48 hours. Lactic acid bacteria were isolated from each dilution added to MRS agar. Its concentrations were 10, 10, 10 −2 and 10 −3 , respectively (FIG. 5).

[1-2. MRS 한천 플레이트 상의 박테리아 집락 분리][1-2. Bacterial Colony Separation on MRS Agar Plates]

다수의 상이한 박테리아 집락이 스크리닝 플레이트 상에서 성장하며 약 100 내지 200개의 집락을 가진 플레이트를 박테리아 집락 분리 및 추가 실험을 위해 선택했다. 도 6은 집계할 수 있는 개수의 박테리아 집락을 가진 한천 플레이트를 나타낸다. 이들 집락은 상이한 크기, 색깔, 형상 및 형태를 갖는다.A number of different bacterial colonies grew on screening plates and plates with about 100 to 200 colonies were selected for bacterial colony separation and further experiments. 6 shows an agar plate with an aggregate number of bacterial colonies. These colonies have different sizes, colors, shapes and shapes.

[1-3. 에스쿨린 가수분해 플레이트의 분석 평가][1-3. Assay Evaluation of Esculin Hydrolysis Plates]

스크리닝 플레이트의 에스쿨린 한천 배지에서 집락을 배양했다. 상이한 표현형 및 집락 형태를 가진 약 10개의 집락을 플레이트로부터 선택했다. 도 7은, 에스쿨린을 전환하는 효소의 생성에 따라 갈색 혹은 흑색으로 형성된 상이한 집락을 가진 에스쿨린 한천 플레이트를 나타낸다. 에스쿨린을 β-glucosidase로 가수분해한 결과 2가지 산물, 즉, 글루코스와 에스쿨레틴 (6,7-디히드록시 쿠마린)이 생성된다. 갈색-흑색 외관을 확인하여 가수분해를 관찰할 수 있으며 이러한 색은 에스쿨레틴이 배지 내 철과 반응한 결과로서 발현된다.Colonies were incubated in the Esculin agar medium of the screening plate. About 10 colonies with different phenotypes and colony forms were selected from the plates. FIG. 7 shows esculin agar plates with different colonies formed in brown or black depending on the production of an enzyme that converts esculin. Esculin to β - glucosidase Hydrolysis results in two products, glucose and esculletin (6,7-dihydroxy coumarin). Hydrolysis can be observed by confirming the brown-black appearance and this color is expressed as a result of the reaction of esculletin with iron in the medium.

에스쿨린 한천 배양기에서 얻은 박테리아 집락은 에스쿨린의 가수분해 활성에 근거하여 선택했으며 이러한 집락은 배지의 가시적인 색 변화를 일으킨다. 에스쿨린 한천 플레이트는, 상이한 박테리아 집락 형성 및 상이한 에스쿨린 가수분해도를 나타낸다. 짙은 색의 집락을 선택하여 MRS 한천 배지에 접종한 후 37℃에서 배양했다. 도 7의 에스쿨린 가수분해 플레이트 분석 평가에서 각 플레이트는 상이한 집락 및 상이한 에스쿨린 가수분해 활성을 나타낸다.Bacterial colonies obtained from esculin agar incubators were selected based on the hydrolytic activity of esculin, which causes visible color changes in the medium. Esculin agar plates exhibit different bacterial colony formation and different degrees of esculin hydrolysis. Dark colonies were selected and inoculated in MRS agar medium and incubated at 37 ° C. In the esculin hydrolysis plate assay evaluation of FIG. 7, each plate exhibits different colonies and different esculin hydrolytic activity.

[1-4. 젖산균의 순수 배양]1-4. Pure culture of lactic acid bacteria]

젖산균은 발효 공정을 통해 당으로부터 젖산을 생성하는 능력이 있다. 락토바실러스속, 레우코노스톡속, 페디오코쿠스속 및 스트렙토코쿠스속 등이 상기 그룹에 속하는 중요한 종류의 균이다. 젖산균의 계통성은 그램 반응 및 각종 발효형 탄수화물로부터의 젖산 생성 반응에 기초한다.Lactic acid bacteria have the ability to produce lactic acid from sugars through a fermentation process. The genus Lactobacillus, Leukonostok, Pediococcus and Streptococcus are important species belonging to the group. The systematicity of the lactic acid bacteria is based on the gram reaction and the lactic acid production reaction from various fermented carbohydrates.

락토바실러스는 그램 양성이며 길고 가느다란 막대부터 다수의 사슬을 형성하는 짧은 코코바실러스까지 그 형태가 다양하다. 이들의 대사반응은 발효성이며, 일부 종은 산소 내성이고 또한 효소 플라보프로테인 옥시다제를 통해 산소를 활용하기도 한다. 다른 한편, 절대 혐기성 종도 있다. 아포내성 락토바실러스가 통성 혐기성 균인 반면 나머지는 절대 혐기성이다. 최적 성장 pH는 5.5 내지 5.8이며 이 미생물은 아미노산, 펩티드, 뉴클레오시드 염기, 비타민, 무기물, 지방산 및 탄수화물 등에 관한 복잡한 영양 요구조건을 갖는다.Lactobacillus is gram positive and varies in shape from long, thin rods to short cocoacillus that forms many chains. Their metabolism is fermentable, some species are oxygen resistant and also utilize oxygen through the enzyme flavoprotein oxidase. On the other hand, there are also absolute anaerobic species. Apo-resistant Lactobacillus is an anaerobic fungus, while the rest is absolute anaerobic. Optimal growth pH is 5.5 to 5.8 and the microorganisms have complex nutritional requirements regarding amino acids, peptides, nucleoside bases, vitamins, minerals, fatty acids and carbohydrates and the like.

젖산균의 순수 집락은 유백색이다. 한천 플레이트에서 단일 집락을 선택하여 보통은 신선한 한천 플레이트에서 3회에 걸쳐 계대 배양하고 도말 조작으로 정제된 균주를 수득했다 (도 8).Pure colony of lactic acid bacteria is milky white. Single colonies were selected from agar plates and passaged three times, usually in fresh agar plates, to obtain strains purified by smearing (FIG. 8).

[1-5. 분리된 젖산균을 이용한 진세노사이드 Rb1의 생물전환][1-5. Bioconversion of Ginsenoside Rb 1 Using Isolated Lactic Acid Bacteria]

새롭게 분리된 젖산균 균주는 진세노사이드 Rb1의 생물전환 활성을 달성하기 위해 스크리닝 처리했다 (도 9). 본 발명에 따른 DCY51T 균주는 뚜렷한 생물전환 활성을 나타낸다.The newly isolated lactic acid bacteria strains were screened to achieve the bioconversion activity of ginsenoside Rb 1 (FIG. 9). The DCY51 T strain according to the present invention exhibits distinct bioconversion activity.

2. 신종 균, Lactobacillus kimchicus sp. nov.2. Strains, Lactobacillus kimchicus sp. nov.

[2-1. 16S rDNA 서열][2-1. 16S rDNA sequence]

16S rDNA은 1542 nt 길이의 소형 원핵생물 리보소말 서브유닛 (30S) 성분으로 다양한 기능을 갖는다. 예컨대, 대형 리보소말 RNA와 마찬가지로 리보소말 단백질의 위치를 정의하는 줄기세포로 작용하는 구조적 역할이 있다. 3 말단은 항-Shine-Dalgarno 서열을 함유하며 이 서열은 mRNA에서 상행류를 AUG 출발 코돈에 결합시킨다. 23S와 상호작용하여 2개의 리보소말 서브유닛 (50S + 30S)의 결합에 도움을 준다. 또한, 아데닌 잔사 1492 및 1943의 N1 원자와 mRNA 골격의 2'OH 그룹간에 수소 결합을 형성함으로써, A 위치에서 올바른 코돈-항코돈쌍의 형성을 안정화시킨다.16S rDNA is a 1542 nt long small prokaryotic ribosomal subunit (30S) component that has a variety of functions. For example, like large ribosomal RNA, there is a structural role that acts as a stem cell defining the location of ribosomal protein. The three termini contain an anti-Shine-Dalgarno sequence that binds the upstream in the mRNA to the AUG start codon. Interact with 23S to aid in binding two ribosomal subunits (50S + 30S). In addition, by forming a hydrogen bond between the N1 atoms of the adenine residues 1492 and 1943 and the 2'OH group of the mRNA backbone, the formation of the correct codon-anticodon pair at the A position is stabilized.

[2-2. 형태학적 특성][2-2. Morphological characteristics]

DCY51T 균주는 그램 양성, 비-아포 형성 및 비운동성이었다. 상기 세포는 0.5 내지 1.0 x 2.0 내지 4.0㎛ 크기의 짧고 가느다란 막대 형상으로서, 37℃ MRS 배지 내에서 단독, 쌍 혹은 단사슬 형태로 생성된다. MRS 한천 배양기에서 2일간 배양한 후 수득한 집락은 백색의 원형 내지 약간 불규칙한 볼록 형상이며 매끄럽고 불투명하다. 또한, 0.8 내지 1.5mm의 직경 크기를 갖는다.DCY51 T strains were gram positive, non-follicular and non-kinetic. The cells are short, slender rods with a size of 0.5 to 1.0 x 2.0 to 4.0 μm, and are produced in single, pair or short chain form in 37 ° C. MRS medium. The colonies obtained after 2 days of incubation in an MRS agar incubator are white, round to slightly irregular convex, smooth and opaque. It also has a diameter size of 0.8 to 1.5 mm.

[2-3. 생리학적 및 생화학적 특성][2-3. Physiological and Biochemical Properties]

DCY51T 균주는 산화효소 및 촉매효소(카탈라제) 음성의 활성을 나타냈다. DCY51T 균주는 L(-) 젖산 및 D(-) 젖산을 생성했다. DCY51T 균주는 글루콘산염을 발효시키면서도 글루코오스로부터 기체를 발생하지 않으므로 이 미생물이 조건적 헤테로발효성임을 입증한다 (Vandanme et al., 1996). 액상 및 고상 MRS 배지에서 호기성 및 절대 혐기성 조건에서도 성장이 활발히 일어났다. DCY51T 균주는 15 및 45℃에서는 성장하나 50℃에서는 성장하지 않았다. 최적 성장온도는 약 37℃이었다. DCY51T 균주는 pH 6.0 내지 7.0에서 최적으로 성장했으며 pH6.0 및 9.0에서는 각각 성장에 지장이 있었다. DCY51T 균주는 8%(w/v) NaCl의 존재하에 성장했으나 10%(w/v) NaCl의 존재하에서는 성장하지 않았다. DCY51T 균주의 기타 다른 특성에 대해, L.paracollinoides DSM 15502T 및 L.kimchii KCTC 8903PT 와 더불어 표 11에 요약하여 나타낸다.DCY51 T strains showed oxidase and catalyze (catalase) negative activity. DCY51 T strain produced L (-) lactic acid and D (-) lactic acid. The DCY51 T strain does not generate gas from glucose while fermenting gluconate, demonstrating that this microorganism is conditional heterofermentable (Vandanme et al., 1996). Growth occurred actively in aerobic and absolute anaerobic conditions in liquid and solid MRS medium. DCY51 T strains grew at 15 and 45 ° C. but did not grow at 50 ° C. The optimum growth temperature was about 37 ° C. The DCY51 T strain grew optimally at pH 6.0-7.0 and hindered growth at pH 6.0 and 9.0, respectively. DCY51 T strains grew in the presence of 8% (w / v) NaCl but not in the presence of 10% (w / v) NaCl. Other properties of the DCY51 T strain are summarized in Table 11 along with L. paracollinoides DSM 15502 T and L. kimchii KCTC 8903P T.

표 11. DCY51T 균주, paracollinoides DSM 15502T 및 L.kimchii KCTC 8903PT의 생리학적 특성Table 11. Physiological characteristics of DCY51 T strain, paracollinoides DSM 15502 T and L. kimchii KCTC 8903P T

Figure pat00012
Figure pat00012

(+), 양성 반응; (-), 음성 반응; w, 약한 양성 반응.(+), Positive reaction; (-), Negative response; w, weak positive reaction.

모든 균주가 다음 조건에서 양성을 나타냈다: 30, 37 및 40℃의 MRS 배지에서의 성장; 및 2, 4 및 5% NaCl의 존재하에서의 성장. All strains were positive under the following conditions: growth in MRS medium at 30, 37 and 40 ° C; And growth in the presence of 2, 4 and 5% NaCl.

또한, 모든 균주가 다음의 조건에서 음성을 나타냈다: 촉매효소 활성; 젤라틴, 전분 및 요소의 가수분해; 인돌 생성; 질산염에서 아질산염으로의 환원 반응; 글루코오스에서 기체 발생; 글리세롤, 에리트리톨, d-아라비노스, l-자일로스, 아도니톨, b-메틸 d-자일로사이드, 소르보스, 람노스, 이노시톨, 만니톨, 소르비톨, a-메틸 d-만노사이드, 멜리바이오스, 인슐린, 라피노스, 전분, 글리코겐, 자일리톨, d-라이속스, d-푸코스, l-푸코스, d-아라비톨, l-아라비톨, 2-케토글루코네이트 및 5-케토글루코네이트의 발효; 45℃의 MRS 배지에서의 성장. G+C 함량은 HPLC로 측정했다.In addition, all strains were negative under the following conditions: catalytic enzyme activity; Hydrolysis of gelatin, starch and urea; Indole production; Reduction of nitrates to nitrites; Gas evolution in glucose; Glycerol, erythritol, d-arabinose, l-xylose, adonitol, b -methyl d-xyloxide, sorbose, rhamnose, inositol, mannitol, sorbitol, a -methyl d-mannoside, melibiose Fermentation of insulin, raffinose, starch, glycogen, xylitol, d-lyoxes, d-fucose, l-fucose, d-arabitol, l-arabitol, 2-ketogluconate and 5-ketogluconate; Growth in MRS medium at 45 ° C. G + C content was determined by HPLC.

[2.4. DCY51T 균주의 성장 곡선]2.4. Growth Curve of DCY51 T Strain]

본 발명의 목적은 락토바실러스의 성장 패턴을 이해하는 것이었다. 소정 조건에서 배양한 락토바실러스의 성장량을 주기적으로 분광광도계 및 세균총 집계를 통해 측정하고 그 성장 곡선 및 발생 시간을 확인 측정했다. 락토바실러스의 대수기(log phase)는 배양 후 3 내지 5시간이었다 (도 11).It was an object of the present invention to understand the growth pattern of Lactobacillus. The growth amount of Lactobacillus cultured under predetermined conditions was periodically measured through a spectrophotometer and aggregate of bacteria, and their growth curves and time of occurrence were measured and measured. The log phase of Lactobacillus was 3 to 5 hours after incubation (FIG. 11).

[2.5. DNA 염기 조성]2.5. DNA base composition]

밀접한 관련 종의 계통적 관련성을 시험하기 위해 DNA-DNA 교잡을 했다. 서로 비교할 2가지 종의 DNA를 추출 및 정제한다. 한가지 미생물의 DNA를 라벨화 및 이와 비교할 무라벨 DNA과 혼합한다. 혼합물을 배양하여 DNA 가닥을 분해함으로써 혼성 2중-나선 DNA를 형성했다. 고도의 유사성을 가진 혼성 서열을 더욱 견고하게 결합시킨다 (표 12). 본 발명에서 DCY51T 균주의 G+C 함량을 뉴클레아제 P1 및 HPLC법을 이용하여 측정하였다. DCY51T 균주의 G+C 함량은 39.66%이었다.DNA-DNA hybridization was performed to test the systematic relevance of closely related species. Two types of DNA are extracted and purified for comparison. The DNA of one microorganism is mixed with the labelless DNA to be labeled and compared. The mixture was cultured to break up the DNA strands to form hybrid double-stranded DNA. Hybrid sequences with a high degree of similarity are more tightly bound (Table 12). G + C content of the DCY51 T strain in the present invention was measured using nuclease P1 and HPLC method. The G + C content of the DCY51 T strain was 39.66%.

표 12. DCY51T 균주, L.paracollinoides DSM 15502T 및 L.collinoides ATCC 27611T의 16S RNA 관련성Table 12. 16S RNA relevance of DCY51 T strain, L. paracollinoides DSM 15502 T and L. collinoides ATCC 27611 T

Figure pat00013
Figure pat00013

[2.6. 계통 분석]2.6. Strain analysis]

DCY51T 균주의 16S rDNA를 PCR 증폭에 따라 직접 서열화했다. 실질적으로 완전한 16S rDNA 서열은 1499 bp 길이로 확인되었으며 (도 11), 이는 대장균의 16S rDNA 중 28 및 1524 위치 간 영역에 상응한다. DCY51T 균주의 계통 분류를 위해, 이 서열에 관하여 공지 데이터베이스를 통해 유사성을 조사하였다. 조사 결과, DCY51T 균주가 락토바실러스속 미생물임을 확인하였다. 이러한 사실은 계통 분석 및 뉴클레오시드 서열 유사성 값으로부터 명확히 알 수 있었다. 계통 트리에서, DCY51T 균주가 락토바실러스종 함유 클러스터의 방사에서 진화적 혈통을 형성하고 또한 상기 균주가 L.paracollinoides DSM 15502T 및 L.collinoides ATCC 27611T와 계통상 가장 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다 (도 12). DCY51T 균주와 L.paracollinoides DSM 15502T 사이 및 DCY51T 균주와 L.collinoides ATCC 27611T 사이의 16S rDNA 유사성 수준은 각각 97.3% 및 97.0% 이었다 (표 13). DCY51T 균주, L.paracollinoides DSM 15502T 및 L.collinoides ATCC 27611T로 이루어진 클러스터는 다른 락토바실러스 종을 함유하는 계통적 혈통으로부터 분화되었으나, 고 붓스트랩 시료 재취득 값이 이 사실을 뒷받침하지는 않았다 (도 12). 그러나 DCY51T 균주, L. collinoides LMG 9194T 및 L.paracollinoides DSM 15502T의 상호관계는 붓스트랩 시료 재취득 값 100%을 통해 입증되었다. DCY51T 균주의 16S rDNA 유사도는 공지된 다른 락토바실러스종의 16S rDNA 유사도의 93.0% 이하에 머물렀다 (표 13).16S rDNA of DCY51 T strain was directly sequenced by PCR amplification. The substantially complete 16S rDNA sequence was identified 1499 bp in length (FIG. 11), corresponding to the region between the 28 and 1524 positions in 16S rDNA of Escherichia coli. For lineage of the DCY51 T strain, the similarity was investigated through a known database for this sequence. As a result, it was confirmed that the DCY51 T strain is Lactobacillus microorganism. This fact was evident from phylogenetic analysis and nucleoside sequence similarity values. In the phylogenetic tree, the DCY51 T strain forms an evolutionary lineage in the radiation of Lactobacillus species containing clusters, and the strain also contains L. paracollinoides DSM 15502 T and L. collinoides. It was found to be in close lineage relation with ATCC 27611 T (FIG. 12). DCY51 T Strain and L. paracollinoides between DSM 15502 T and DCY51 T strain with L. collinoides 16S rDNA similarity level between ATCC 27611 T was 97.3% and 97.0%, respectively (Table 13). Clusters consisting of the DCY51 T strain, L. paracollinoides DSM 15502 T and L. collinoides ATCC 27611 T were differentiated from the systematic lineage containing other Lactobacillus species, but high bootstrap sample reacquisition values did not support this fact (FIG. 12). However DCY51 T strain, L. The correlation between collinoides LMG 9194 T and L. paracollinoides DSM 15502 T was demonstrated by a 100% bootstrap retake value. 16S rDNA similarity of the DCY51 T strain remained below 93.0% of the 16S rDNA similarity of other known Lactobacillus species (Table 13).

표 13. DCY51T 균주 (KCTC 12976T), L.paracollinoides DSM 15502T 및 L.collinoides ATCC 27611T 간의 DNA-DNA 연계성 값Table 13. DNA-DNA linkage values between DCY51 T strain (KCTC 12976 T ), L. paracollinoides DSM 15502 T and L. collinoides ATCC 27611 T

Figure pat00014
Figure pat00014

3. DCY51T 균주에 의한 인삼 사포닌의 생물전환3. Bioconversion of Ginseng Saponin by DCY51 T Strain

인삼 뿌리는 오랫동안 전통적인 의학 치료법에 사용되어온 유익한 식물이다. 진세노사이드 Rg3 및 Rh2는 한국 홍삼 뿌리에서 처음 발견되었으며 (P. ginseng C.A. Meyer) 유익한 생물활성을 나타낸다. 초기 확인된 활성 성분은 트리테르펜 사포닌 51종이며 이를 진세노사이드라 하고 특히 Rh2 및 Rg3 같은 진세노사이드는 화학치료제로서의 용도가 제안되었다 (Huang, 1999). 진세노사이드 Rb1 및 Re는 각각 주성분인 프로토파낙사디올 및 프로토파낙사트리올 진세노사이드에 속하는 것으로, 젖산균 및 김치 미생물로부터의 세포 무함유 추출물을 이용하여 전환처리되었다. 고 비율로 실행된 주요 진세노사이드의 생물전환에는 미량 진세노사이드를 전환하는 소량의 효소가 필요했다 (Aling et al., 2003). 이들 공정을 함께 이용하면 특이적인 생물전환 공정을 실행할 수 있으며, 이에 따라 적절한 진세노사이드 기질 조합 및 특이적인 미생물 효소를 이용하여 특정의 진세노사이드를 얻을 수 있다.Ginseng root is a beneficial plant that has long been used in traditional medical treatments. Ginsenosides Rg 3 and Rh 2 were first discovered in Korean red ginseng roots ( P. ginseng CA Meyer) and show beneficial bioactivity. Initially identified active ingredients are triterpene saponins of 51 species, which are called ginsenosides, and in particular, ginsenosides such as Rh 2 and Rg 3 have been proposed as chemotherapeutic agents (Huang, 1999). Ginsenosides Rb 1 and Re belong to the main components, protoparnaxadiol and protofanaxatriol ginsenoside, respectively, and were converted using cell-free extracts from lactic acid bacteria and kimchi microorganisms. Bioconversion of major ginsenosides performed at high rates required small amounts of enzymes to convert trace ginsenosides (Aling et al., 2003). These processes can be used together to perform specific bioconversion processes, thereby obtaining specific ginsenosides using appropriate ginsenoside substrate combinations and specific microbial enzymes.

[3-1. DCY51T 균주에 의한 홍삼 엑기스의 전환3-1. Conversion of Red Ginseng Extract by DCY51 T Strain

DCY51T 균주 배양 여액을 이용하여 각종 홍삼 엑기스 제품을 전환 처리한 후 (Hasegawa et al.,) TLC 분석한 결과, 다수 회사에서 생산되는 홍삼 엑기스 제품과 배양 여액을 반응시키면 전환되어 화합물 K 기준 띠와 동일한 위치에 있는 사포닌을 생성할 수 있는 것으로 확인되었으며 (도 13), 상기 띠는 색이 진하므로 비교적 높은 전환량 및 안정한 전환 특성을 나타냈다.After converting various red ginseng extract products using DCY51 T strain culture filtrate (Hasegawa et al.,), TLC analysis showed that the reaction result of the red ginseng extract products produced by many companies and the culture filtrate was converted to compound K standard bands. It was found that it was possible to produce saponins at the same position (FIG. 13), and the bands were dark in color, indicating a relatively high conversion amount and stable conversion characteristics.

도 13은 DCY51T 균주의 배양 여액을 이용한 각종 홍삼 엑기스 가수분해물에 대한 TLC 분석으로, S: 인삼 사포닌 기준; REP1: 한국 인삼공사 시판 홍삼 엑기스의 가수분해물; R1S: 한국 인삼공사 시판 홍삼 엑기스; REP2: 개성 인삼 협동조합 시판 홍삼 엑기스의 가수분해물; R2S: 개성 인삼 협동조합 시판 홍삼 엑기스. 박테리아 배양액의 O.D600는 1.5이었다.13 is TLC analysis of various red ginseng extract hydrolysates using the culture filtrate of the DCY51 T strain, S: ginseng saponin standard; REP1: Hydrolyzate of Red Ginseng Extract from Korea Ginseng Corporation; R1S: Red Ginseng Extract, commercially available from Korea Ginseng Corporation; REP2: hydrolyzate of commercial red ginseng extract; R2S: Red ginseng extract from Gaesung Ginseng Cooperative. The OD 600 of the bacterial culture was 1.5.

유의: TLC 분석은 기초분석법에 불과하므로 물질의 특성은 이 방법으로 확인 결정할 수 없다. 따라서, 사포닌 종류를 확인할 필요가 있는 경우 다른 정확한 방법으로 시험했다.Note: Because TLC analysis is only a basic method, the properties of a substance cannot be identified and determined by this method. Therefore, if it is necessary to confirm the saponin type, it was tested by another accurate method.

[3-2. 온도별 홍삼 엑기스 제품의 전환3-2. Conversion of Red Ginseng Extract Products by Temperature

상이한 온도 및 상이한 반응 시간, 예컨대, 24시간 및 48시간에서 실시한 홍삼 엑기스 제품의 TLC 분석 결과를 도 14에 나타냈다.The results of TLC analysis of the red ginseng extract product conducted at different temperatures and different reaction times, such as 24 hours and 48 hours, are shown in FIG. 14.

전환 온도가 증가하면 띠의 색도 점차 진해지지만 아주 뚜렷하지는 않았다. 따라서 온도 조건은 25 내지 42℃에서 상기 전환 효소의 가수분해 활성에 거의 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있었다.As the transition temperature increased, the color of the band gradually darkened, but not very noticeably. Therefore, the temperature conditions were found to have little effect on the hydrolytic activity of the conversion enzyme at 25 to 42 ℃.

도 14는 온도 및 배양 시간별 홍삼 엑기스 생물전환의 TLC 분석으로 온도 범위는 25 내지 42℃이며 배양 시간은 (1): 24시간 및 (2): 48시간이었다.14 shows TLC analysis of red ginseng extract bioconversion according to temperature and incubation time, and the temperature range was 25 to 42 ° C., and the incubation time was (1): 24 hours and (2): 48 hours.

[3-3. 배양액 내 홍삼의 생물전환 및 DCY51T 균주의 성장][3-3. Bioconversion of Red Ginseng and Growth of DCY51 T Strain in Culture Solution]

DCY51T 균주 성장 환경에 대한 분석: 상이한 홍삼 엑기스 농도를 가진 MRS 배양액 내의 균주 성장 환경을 나타내는 사진에서, 5% 농도의 홍삼 엑기스의 경우 균주 증폭율이 가장 우수했으며 순수 MRS 배양액이 그 다음이고 또한 이외 농도의 홍삼 엑기스가 가장 낮은 균주 증폭율을 나타내는 것을 알 수 있었다. 상기 결과로부터, DCY51T 균주는 5% 홍삼 엑기스에서 적절히 성장하고 상기 홍삼 엑기스가 이 성장을 촉진하며 (도 15A), 반면에 다른 농도의 홍삼 엑기스는 성장을 방해하는 것을 알 수 있었다.Analysis of the DCY51 T Strain Growth Environment: In the photo showing the strain growth environment in MRS cultures with different red ginseng extract concentrations, the 5% concentration of red ginseng extract showed the best strain amplification, followed by the pure MRS culture. It was found that the concentration of red ginseng extract showed the lowest strain amplification rate. From the results, it was found that DCY51 T strain grows properly in 5% red ginseng extract and the red ginseng extract promotes this growth (FIG. 15A), while other concentrations of red ginseng extract interfere with the growth.

TLC 분석: TLC 분석 결과 (도 15B), 5%, 10% 및 15% 농도의 홍삼 엑기스를 이용하면 균주 성장 증가율은 서로 크게 달라도 사포닌 생성량은 거의 동일한 것을 알 수 있었다 (즉, 띠의 음영이 유사했다). 그러므로, DCY51T 균주에서 반응 효소는 비교적 강한 가수분해 활성을 나타냈다.TLC analysis: As a result of TLC analysis (FIG. 15B), 5%, 10% and 15% concentrations of red ginseng extract showed that the growth rate of the strains was very different, but the saponin production was almost the same (ie, the bands had similar shades). did). Therefore, the reactive enzyme showed relatively strong hydrolytic activity in the DCY51 T strain.

도 15는 배양액 내 홍삼의 생물전환 및 DCY51T 균주의 성장을 나타내며, A: 5% 농도에서 락토바실러스 성장이 현저히 촉진되는 것을 보여주고; B: DCY51T 균주에 의한 홍삼 엑기스의 생물전환에 대한 TLC 분석 결과를 나타낸다. 전환된 새로운 사포닌을 사각형으로 표시했고 띠는 화합물 K에 위치했다.FIG. 15 shows the bioconversion of red ginseng and the growth of DCY51 T strains in culture, showing that A: markedly promoted Lactobacillus growth at 5% concentration; B: The result of TLC analysis of the bioconversion of red ginseng extract by DCY51 T strain is shown. The converted saponins were marked with rectangles and bands were located in compound K.

[3-4. 조효소를 이용한 홍삼 사포닌의 전환]3-4. Conversion of Red Ginseng Saponin Using Coenzyme]

홍삼 엑기스는 효소에 의해 전환되었고 (Bae et al., 2002) TLC 분석 결과 상기 박테리아 효소의 전환 효과는 실질적으로 동일한 것으로 확인되었다 (도 16) (띠가 유사했다). 박테리아 용액을 이용한 홍삼 엑기스 전환의 결과를 비교하면, 효소 용액 및 박테리아 용액에 의한 전환 효과는 기본적으로 동일했다. 따라서, 상기 전환 효소는 외부 조건의 영향을 거의 받지 않으며 전환 활성이 안정한 것으로 확인되었다. 따라서 전환 산물을 용이하게 조제할 수 있다.Red ginseng extract was converted by enzyme (Bae et al., 2002) and TLC analysis showed that the conversion effect of the bacterial enzyme was substantially the same (FIG. 16) (bands were similar). Comparing the results of red ginseng extract conversion with bacterial solution, the conversion effect by enzyme solution and bacterial solution was basically the same. Therefore, it was confirmed that the conversion enzyme is hardly affected by external conditions and the conversion activity is stable. Therefore, the conversion product can be easily prepared.

도 16은 상이한 O.D600 값의 DCY51T 균주의 조효소를 이용한 홍삼 엑기스와 진세노사이드의 생물전환 활성을 나타내며, 도 17A는 락토바실러스의 농도가 O.D600=1.0에 상응한다. 도 17B는 DCY51T 균주의 농도가 0.D600=1.5에 상응한다(S: 표준 사포닌, RS: 홍삼 엑기스 대조군, A: 아세톤, E: 에탄올).FIG. 16 shows the bioconversion activity of red ginseng extract and ginsenoside using coenzymes of DCY51 T strains of different OD 600 values, and FIG. 17A shows the concentration of Lactobacillus corresponding to OD 600 = 1.0. 17B shows that the concentration of DCY51 T strain corresponds to 0.D 600 = 1.5 (S: standard saponin, RS: red ginseng extract control, A: acetone, E: ethanol).

[3.5. 홍삼 엑기스에서 발생하는 반응 띠의 측정]3.5. Measurement of Reaction Bands in Red Ginseng Extract]

DCY51T 균주의 박테리아 배양 여액 (박테리아 배양액 0.D600=1.0)은 TLC에서 홍삼 엑기스의 각 띠의 사포닌과 반응했고, TLC법으로 이를 분석했다 (도 17): 1 내지 12번은 홍삼 엑기스내 각 띠의 사포닌을 나타냈다. 이중 6 및 7번 띠의 사포닌에서는 전환이 일어났고 화합물 K와 동일한 위치에 사포닌을 생성할 수도 있었다. 6 및 7번 띠의 사포닌에 대해 HPLC를 실행한 결과, 단일 사포닌은 상기 띠에 존재하지 않았으며 따라서 반응에 수반된 사포닌의 종류를 확인할 수 없다. 그러나 본 실험은 반응에 포함된 사포닌의 종류를 확인 결정하는 것을 목적으로 하며 반응 산물의 분리 및 추가 실험 발명에 편리하다.Bacterial culture filtrate of DCY51 T strain (bacterial culture 0.D 600 = 1.0) reacted with saponin of each band of red ginseng extract in TLC and analyzed by TLC method (FIG. 17): 1-12 times each in red ginseng extract A band of saponin is shown. Conversion occurred in the saponins of bands 6 and 7 and could produce saponins at the same positions as compound K. As a result of performing HPLC on the saponins of the 6th and 7th bands, no single saponins were present in the bands, and thus the type of saponins involved in the reaction could not be identified. However, this experiment aims to identify and determine the type of saponin included in the reaction and is convenient for the separation of reaction products and the invention of further experiments.

도 17은 TLC 플레이트로부터 용출된 상이한 홍삼 띠 사포닌의 생물전환에 대한 TLC 분석으로, A: 홍삼 사포닌의 TLC 플레이트와 띠 위치; B 및 C: 각 사포닌의 전환 분석; RG: 홍삼 엑기스; S: 표준 사포닌이며, 레인 1 내지 12은 락토바실러스와 반응한 띠 사포닌의 용출을 나타내고, 레인 6 및 7은 화합물 K와 유사한 위치에 있는 생물전환된 사포닌 산물을 나타낸다.FIG. 17 is a TLC analysis of the bioconversion of different red ginseng band saponins eluted from TLC plates, A: TLC plate and band positions of red ginseng saponins; B and C: conversion analysis of each saponin; RG: red ginseng extract; S: Standard saponins, lanes 1 to 12 show the elution of the band saponins reacted with Lactobacillus, and lanes 6 and 7 represent the bioconverted saponin products at positions similar to compound K.

[3-6. 홍삼 반응 산물의 분석]3-6. Analysis of Red Ginseng Reaction Products]

실리카겔 컬럼 분석법으로 단일 띠 산물을 분리 조제하고 이를 HPLC로 검사했다 (Chuang and Sheuv 1994). 상기 사포닌의 점진적인 자기 전환은 실온에서 일어나는 것으로 확인되었다 (도 19A). HPLC 시험은 분리된 사포닌에 대해 실시했다. 그래프에서, 기존의 뚜렷한 크로마토그래피 정점 (a 및 b)과 또한 이의 체류시간이 각각 43.616분 및 58.299분인 것을 확인하였다 (도 19B). 1주일 후 시험 결과를 얻었다: 2개의 크로마토그래피 정점이 점차 감소했지만 1개의 단일 크로마토그래피 정점 (c)이 71.882분의 체류시간에 나타났다. 1개월 후 HPLC 색층렬을 검사했다 (도 19C): 2개의 초기 크로마토그래피 정점이 사라지고 71.849분의 체류시간에서 단일 크로마토그래피 정점으로 완전히 변환되었다. 3개의 정점 값은 공지 사포닌의 체류시간과 모두 상이했다. 따라서, 사포닌 종류는 확인할 수 없었다.Single band products were prepared separately by silica gel column analysis and examined by HPLC (Chuang and Sheuv 1994). Gradual magnetic conversion of the saponin was found to occur at room temperature (FIG. 19A). HPLC tests were performed on isolated saponins. In the graph, it was confirmed that the existing distinct chromatographic peaks (a and b) and also their retention times were 43.616 minutes and 58.299 minutes, respectively (FIG. 19B). One week later test results were obtained: two chromatographic peaks gradually decreased but one single chromatography peak (c) appeared at a retention time of 71.882 minutes. After 1 month the HPLC chromatograph was checked (FIG. 19C): The two initial chromatographic peaks disappeared and were completely converted to single chromatographic peaks at a residence time of 71.849 minutes. All three peak values differed from the retention time of known saponins. Therefore, the saponin type could not be confirmed.

[3-7. DCY51T 균주의 대사물에 의한 진세노사이드 Rb1의 전환]3-7. Conversion of Ginsenoside Rb 1 by Metabolite of DCY51 T Strain]

배양 여액과 반응한 진세노사이드 Rb1의 전환에 대한 TLC 분석에서, 사포닌 산물의 띠는 표준 진세노사이드 Rd의 근처(도 20A)(Bae et al., 2000)이나, 진세노사이드 Rd보다 조금 높은 위치에 있었다. 띠의 색이 비교적 밝으므로 전환량은 상대적으로 적었다. TLC 플레이트로부터 시료를 분리한 후 HPLC 분석시, 35.683분의 체류에서 정점을 나타낸다 (도 20B). 시간 제한 탓에 사포닌 종류는 확인할 수 없었다. 후속 실험은 사포닌의 구조를 확인하기 위해 실시한다. 반응 최적화를 위해 조효소를 추출했으며, 이에 따라 비교적 높은 전환율을 달성하였다.In TLC analysis of the conversion of ginsenoside Rb 1 reacted with the culture filtrate, the band of saponin product is near the standard ginsenoside Rd (FIG. 20A) (Bae et al., 2000) but slightly less than ginsenoside Rd. Was in a high position. Since the color of the band is relatively bright, the amount of conversion is relatively small. HPLC separation after sample removal from TLC plate shows peak at retention of 35.683 min (FIG. 20B). Due to the time limit, no saponin species could be identified. Subsequent experiments are conducted to confirm the structure of saponin. Coenzymes were extracted for reaction optimization, thus achieving a relatively high conversion rate.

[3-8. 진세노사이드 Rb1와 DCY51T 균주의 효소 간 반응의 최적 조건]3-8. Optimal Conditions of Enzyme Reaction between Ginsenoside Rb 1 and DCY51 T Strains]

TLC 결과에 기초하여, DCY51T 균주의 조효소에 의한 진세노사이드 Rb1 전환에 관한 최적화 실험을 했다. 상이한 유기 용매로 침전시킨 효소를 선택하여 여러 종류의 pH 완충액에 용해시켰다. pH 완충액은 진세노사이드 Rb1의 전환량에 큰 영향을 주었지만 O.D600 값의 영향은 크지 않았다. 실험 조건은 표 14와 같다. 상술한 결과에 따르면, 진세노사이드 Rb1 가수분해 효소는 불변 조건의 영향을 크게 받는 것을 알 수 있으므로 전환 효과는 조건 최적화에 따라 크게 개선될 수 있다 (Aling et al., 2003).Based on the TLC results, an optimization experiment was conducted on ginsenoside Rb 1 conversion by coenzyme of DCY51 T strain. Enzymes precipitated with different organic solvents were selected and dissolved in various pH buffers. pH buffer had a significant effect on the amount of ginsenoside Rb 1 conversion, but OD 600 The influence of the value was not large. Experimental conditions are shown in Table 14. According to the above results, it can be seen that the ginsenoside Rb 1 hydrolase is greatly affected by the constant conditions, and thus the conversion effect can be greatly improved by condition optimization (Aling et al., 2003).

균주의 OD600값은 1.5인 경우가 조효소에 의한 진세노사이드 Rb1 전환의 최적 조건이며, 효소 침전 후 상기 조건에서 메탄올(pH=6)로 처리하면 (도 21) 사포닌이 다량 생성되고 진세노사이드 Rb1가 대폭 감소했다. 그러므로 다른 조건과 비교시, 전환성이 안정한 장점이 있다.The OD 600 value of the strain 1.5 is the optimal condition for ginsenoside Rb 1 conversion by coenzyme, and when treated with methanol (pH = 6) at the above conditions after enzyme precipitation (FIG. 21), a large amount of saponin is produced and ginsenosides. Side Rb 1 was greatly reduced. Therefore, compared with other conditions, there is an advantage that the conversion is stable.

표 14. (TLC에 따른 각종 시료의 실험 조건)Table 14. (Experimental Conditions for Various Samples According to TLC)

Figure pat00015
Figure pat00015

젖산균은 식품, 식물, 하수, 인간 및 동물 등의 각종 거주 환경에서 분리되는 미생물이다 (Kandler and Weiss, 1986; Hammes et al., 1992). 또한 다수의 젖산균이 한국의 발효 야채 식품인 김치에 다량 존재하는 것으로 발표되었다 (Cheigh and Park, 1995; So and Kim, 1995; Lee et al., 1997). 그럼에도 김치의 미생물총에 대한 계통적 연구는 광범위하게 시행되지 않았다. 본 발명에서, 젖산균은 에스쿨린 가수분해 특성에 따라 분리했다. 약 70종의 락토바실러스에서 대량의 에스쿨린 가수분해가 확인되었다. 본 발명자는 흥미롭게도 16S rDNA 분석에 기초한 동정에서 새로운 락토바실러스종이 생성됨을 발견하였다.Lactic acid bacteria are microorganisms isolated from various living environments, such as food, plants, sewage, humans and animals (Kandler and Weiss, 1986; Hammes et al., 1992). In addition, a large number of lactic acid bacteria have been reported to be present in kimchi, a fermented vegetable food in Korea (Cheigh and Park, 1995; So and Kim, 1995; Lee et al., 1997). Nevertheless, systematic studies of Kimchi's microflora have not been extensively performed. In the present invention, lactic acid bacteria were separated according to the esculin hydrolysis characteristics. A large amount of esculin hydrolysis has been identified in about 70 Lactobacillus species. The inventors have found interestingly that new Lactobacillus species are produced in identification based on 16S rDNA analysis.

박테리아 동정 및 분류에 있어서 신규 박테리아 균주의 동정 및 특성화는 매우 중요하다. 하기와 같은 실험 (생화학, 화학계통적 및 유전학적 발명)를 통하여 신규의 박테리아를 동정 및 분류하였다. 최근 다수의 기초발명에서 계통적으로 흥미로운 균주가 김치에 존재하는 것을 시사하였다. DCY51T 균주의 형태학적 및 생리학적 특성은 락토바실러스속에 대한 상세 기술에 따른다. 락토바실러스는 주요 발효 산물이며 젖산을 생성하는 그램 양성, 통성 혐기성, 카탈라제 음성, 비-아포성 및 막대 형태를 특징으로 한다 (Hammes et al., 1992).Identification and characterization of novel bacterial strains is very important in bacterial identification and classification. New bacteria were identified and sorted through the following experiments (biochemical, chemical and genetic inventions). A number of basic inventions have recently suggested that strains of systematic interest exist in kimchi. Morphological and physiological properties of the DCY51 T strain follow the detailed description for the genus Lactobacillus. Lactobacillus is a major fermentation product and is characterized by gram positive, tomic anaerobic, catalase negative, non-porous and rod forms producing lactic acid (Hammes et al., 1992).

신종 균주 Lactobacillus kimchicus sp. nov.는 에스쿨린 가수분해 분석에서 다량 생성된 β-글루코시다제를 함유하는 것으로 나타났다. 분석 대상은 인삼 사포닌에 있어서 주요 사포닌으로부터 미량 사포닌으로의 생물전환 활성이다. 신종 Lactobacillus kimchicus sp. nov.는 인삼 사포닌의 생물전환을 위한 우수한 공급원이다. 각종 시료의 인삼 추출물에 대한 생물전환 활성의 기초분석에서, TLC 분석시 화합물 K 근처에서 띠가 증가하는 것을 확인하였다. 생물전환 활성은 배양 온도나 시간의 영향을 받지 않았다.New strain Lactobacillus kimchicus sp. nov. was found to contain a large amount of β-glucosidase produced in esculine hydrolysis analysis. The subject of analysis is the bioconversion activity of major saponins from trace saponins to ginseng saponins. Swine Lactobacillus kimchicus sp. nov. is an excellent source for the bioconversion of ginseng saponins. In the basic analysis of the bioconversion activity of the ginseng extract of various samples, it was confirmed that the band is increased near the compound K in the TLC analysis. Bioconversion activity was not affected by incubation temperature or time.

신종 Lactobacillus kimchicus sp. nov.: 세포는 짧고 가느다란 막대 형태로서 37℃의 MRS 배지에서 0.5 내지 1.0 x 2.0 내지 4.0㎛ 크기이며 단독, 쌍 혹은 단사슬 형태로 생성된다. DCY51T 균주는 락토바실러스속의 미생물이다. 그럼에도,, 상술한 시사 내용을 입증하려면 16S rDNA 서열에 기초한 계통적 분석이 필요한데, 이는 상기 분석 방법이 젖산균에 속하는 상기 락토바실러스속 미생물 간의 상호관계를 예측하고 또한 상기 속의 미생물을 이용하여 본 발명의 분리물을 분류 할당하기에 가장 적합한 방법 중 하나이기 때문이다 (Collins et al., 1991; Vandamme et al., 1996). 계통적 간섭 결과는 표현형 특성화에서 얻은 결과와 대체로 일치하였다. 16S rDNA 서열에 기초한 계통 트리에서 DCY51T 균주는 락토바실러스종 미생물 함유 클러스터의 방사에 포함되는 것으로 나타난다. 약 5% 농도의 홍삼 엑기스는 최적 온도 37℃에서 Lactobacillus kimchicus sp. nov.의 성장을 돕는다. 생물전환 활성 역시 공동 배양시 많이 증가한다.Swine Lactobacillus kimchicus sp. nov .: Cells are short, slender rods, 0.5-1.0 × 2.0-4.0 μm in MRS medium at 37 ° C., produced in single, pair or short chain form. DCY51 T strain is a microorganism of the genus Lactobacillus. Nevertheless, a systematic analysis based on the 16S rDNA sequence is required to demonstrate the above-mentioned suggestion, which means that the assay predicts the correlation between the Lactobacillus genus microorganisms belonging to lactic acid bacteria and also isolates the present invention using the microorganisms of the genus. This is because it is one of the most suitable methods for classifying and assigning water (Collins et al., 1991; Vandamme et al., 1996). The systematic interference results were generally consistent with those obtained from phenotypic characterization. The DCY51 T strain in the lineage tree based on the 16S rDNA sequence appears to be involved in the spinning of Lactobacillus sp. Microorganism containing clusters. About 5% red ginseng extract is Lactobacillus at the optimum temperature of 37 ℃ kimchicus sp. Help nov. grow Bioconversion activity is also greatly increased in coculture.

락토바실러스의 조효소 추출물도 TLC 분석에서 가장 우수한 생물전환 활성을 나타낸다. 홍삼 사포닌의 생물전환에 대해 발명한 결과, 특정의 사포닌이 박테리아성 조효소에 의해 전환된 것을 확인하였다. 본 발명에서, TLC 플레이트에 홍삼 사포닌을 공급하고 각 띠를 용출 처리한 다음 TLC로 다시 분석했다. 6번 및 7번 레인의 띠가 미지의 산물로 전환된 것을 발견하였다.
Coenzyme extract of Lactobacillus also shows the best bioconversion activity in TLC analysis. As a result of inventing the bioconversion of red ginseng saponin, it was confirmed that certain saponins were converted by bacterial coenzymes. In the present invention, red ginseng saponin was supplied to the TLC plate, and each strip was eluted and analyzed again by TLC. The bands in lanes 6 and 7 were found to be converted into unknown products.

한국생명공학연구원Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology KCTC12976KCTC12976 2010011820100118

Claims (3)

인삼 사포닌의 생물 전환을 위한 Lactobacillus kimchicus DCY51(수탁번호: KCTC 12976). Lactobacillus for Bioconversion of Ginseng Saponin kimchicus DCY51 (Accession Number: KCTC 12976). 제 1 항에 따른 균주의 배양 여액 및 홍삼 엑기스를 1:1 비율로 배양하여 홍삼 사포닌을 생물 전환하는 방법. A method of bioconverting red ginseng saponin by culturing the culture filtrate and red ginseng extract of the strain according to claim 1 in a 1: 1 ratio. 제 2 항에 있어서,
상기 홍삼 엑기스는 5~10% 농도의 것임을 특징으로 하는 홍삼 사포닌을 생물 전환하는 방법.
The method of claim 2,
The red ginseng extract is a method for bioconversion of red ginseng saponin, characterized in that the concentration of 5 ~ 10%.
KR1020100021196A 2010-03-10 2010-03-10 Lactobacillus kimchicus dcy51 KR20110101868A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100021196A KR20110101868A (en) 2010-03-10 2010-03-10 Lactobacillus kimchicus dcy51

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100021196A KR20110101868A (en) 2010-03-10 2010-03-10 Lactobacillus kimchicus dcy51

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110101868A true KR20110101868A (en) 2011-09-16

Family

ID=44953811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100021196A KR20110101868A (en) 2010-03-10 2010-03-10 Lactobacillus kimchicus dcy51

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110101868A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110022854A (en) * 2016-12-08 2019-07-16 株式会社臻世纺 Cosmetic composition comprising Water hyacinth extract as effective component
KR102376187B1 (en) * 2021-09-08 2022-03-18 한방바이오 주식회사 Fermention product of ginseng extract complex GINOS with enhanced active saponin and uses thereof
KR102386062B1 (en) * 2021-09-08 2022-04-15 한방바이오 주식회사 Ginseng saponin complex GINOS with enhanced active saponins and uses thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110022854A (en) * 2016-12-08 2019-07-16 株式会社臻世纺 Cosmetic composition comprising Water hyacinth extract as effective component
KR102376187B1 (en) * 2021-09-08 2022-03-18 한방바이오 주식회사 Fermention product of ginseng extract complex GINOS with enhanced active saponin and uses thereof
KR102386062B1 (en) * 2021-09-08 2022-04-15 한방바이오 주식회사 Ginseng saponin complex GINOS with enhanced active saponins and uses thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2980205B1 (en) Euglena spp. microalgae, polysaccharide manufacturing method, and organic compound manufacturing method
Schatzmayr et al. Investigation of different yeast strains for the detoxification of ochratoxin A
CN114410489B (en) Wilkham yeast CAP5 strain with abnormal condition and application thereof
KR20110101868A (en) Lactobacillus kimchicus dcy51
CN113957016A9 (en) Bacillus subtilis and method for preparing milk-flavor cordyceps sinensis fermentation liquor by using same
CN117264789A (en) Hansenula polymorpha strain and application thereof in preparation of blueberry fruit wine
CN107012222A (en) It is a kind of that preparation method is oriented based on the pickle starter that 16S rDNA are sequenced
CN114990023B (en) Lactobacillus reuteri with high indole derivative yield and acid and bile salt resistance, and screening method and application thereof
CN106011023B (en) One plant of acetic acid bacteria for being isolated from traditional fermented food acid congee and its application
CN109749962A (en) One plant of tolerance is strong, produces acid high Shanxi mature vinegar advantage original inhabitants' flavor plant lactobacillus and application
CN113308419B (en) Lactobacillus chaff for fermentation and application thereof
CN113337432B (en) Methylophilus for producing pyrroloquinoline quinone and application thereof
CN112852667B (en) Method for increasing content of flavor substances of soy sauce
CN111925962B (en) Pediococcus ethanolica capable of producing mannitol and diallyl disulfide
CN114437947A (en) High-protein high-DHA schizochytrium limacinum trap strain and application thereof as feed additive
CN113308418A (en) Lactobacillus chaff for fermentation and fermentation preparation process thereof
KR101434740B1 (en) Novel Lactobacillus yonginsis THK-V8 and method for lowering molecular weight in saponin
KR101549633B1 (en) Novel Lactobacillus brevis K203 and gamma amino butyric acid(GABA) production with high yield using the same
CN111996146B (en) Lactobacillus plantarum for high yield of phenyllactic acid and application thereof
CN115418325B (en) Novel strain of Brevibacterium Armillariella and application thereof
CN117987298A (en) Lactobacillus plantarum and method for preparing asparagus fermented beverage by using same
CN117683677A (en) Leavening agent for leaf mustard fermentation and preparation method and application thereof
CN115786131A (en) Cyanidin producing strain and application thereof
KR20150138746A (en) Lactobacillus brevis llb5238 strain producing γ-aminobutyric acid and method for manufacturing γ-aminobutyric caid by the same
CN113957017A9 (en) Bacillus subtilis and method for producing vanillin by using bacillus subtilis

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application