KR20150025145A - 세포외다당류 대량 생산을 위한 배지 조성물 - Google Patents

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KR20150025145A
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Abstract

본 발명은 탄소원, 질소원 및 무기질 성분으로 이루어진 세포외다당류(EPS)의 대량 생산을 위한 미생물 배지 조성물 및 이를 이용하여 EPS를 대량 생산하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 신규한 미생물 배지 조성물을 배지로 하여 미생물을 배양할 경우, 기존의 알려진 배지에 비해 현저히 높은 EPS를 생산할 수 있다.

Description

세포외다당류 대량 생산을 위한 배지 조성물{MEDIA COMPOSITION FOR MASS PRODUCTION OF EXOPOLYSACCHARIDES}
본 발명은 세포외다당류 대량 생산을 위한 미생물 배지 조성물 및 이를 이용하여 세포외다당류를 대량 생산하는 방법에 관한 것이다.
점질물은 식품의 물성뿐만 아니라 생리 기능 소재로서도 주목받고 있다. 천연 식품 소재를 이용하여 점질물을 생성하는 미생물을 선별하고, 최적의 점질물 생산 조건을 파악한다면 미생물을 이용한 고기능성 조성물을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.
점질물 형태의 다당류(polysaccharide)는 구성 당의 종류에 따라 호모다당류(homopolysaccharide)와 헤테로다당류(heteropolysaccharide)로 나뉜다.
호모다당류는 주로 프룩토오스나 글루코오스와 같은 한 가지 형태의 당으로만 구성되어 있는데, 대표적으로 스트렙토코쿠스 살리바리우스(Streptococcus salivarius)와 스트렙토코쿠스 뮤탄스(Streptococcus mutans)에 의한 프룩탄(fructan) 유형의 레반(levan) 및 이눌린(inulin)과, 글루칸 유형으로 류코노스톡 메센테로이데스 아종 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides)와 류코노스톡 메센테로이데스 아종 덱스트라니쿰(Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum)에 의한 덱스트란(dextran) 및 류코노스톡 메센테로이데스에 의한 알테르난(alternan) 및 스트렙토코쿠스 뮤탄스와 스트렙토코쿠스 소브리누스(Streptococcus sobrinus)에 의한 뮤탄(mutan) 등이 알려져 있다. 이들 중 류코노스톡이 생산하는 덱스트란은 점착성, 흡습성 및 열 안정성을 가지면서 식품의 물성 조절에 관여할 수 있어, 유화제, 점착제, 물성 조절제, 혈장 증량제 및 시럽과 캔디의 보습성 증진 및 설탕 결정 방지, 껌과 젤리의 겔화, 아이스크림의 빙결 방지 및 유체 식품의 물성 조절 등 다양한 식품 공업 분야에서 사용될 수 있다.
헤테로다당류는 두 가지 이상의 단당 즉, 주로 글루코오스, 갈락토오스, 프룩토오스, 람노오스 등이 서로 다른 비율로 구성되어 있으며, 경우에 따라 N-아세틸-아미노당, 포스페이트, 아세틸, 글리세롤과 같은 당이 아닌 물질들이 존재하기도 한다. 주로 류코노스톡 락티스 아종 락티스(Leuconostoc lactis subsp. lactis), 락토바실러스 카세이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei) 등의 중온성 젖산균과, 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 델부뤼키 아종 불가리쿠스(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgalicus), 스트렙토코쿠스 써모필루스(Streptococcus thermophilus) 등의 고온성 젖산균들에서 생산되는데, 일반적으로 호모다당류에 비해 낮은 생산성을 보이며, 점질물 생산이 일시적인 특성을 보인다.
젖산균 등의 미생물이 생산하는 점질물은 식품의 물성뿐만 아니라 생리 기능소재로서도 주목받고 있다. 젖산균 중 비피도박테리아의 점질물과 락토바실러스 델부뤼키 아종 불가리쿠스와 락토바실러스 헬베르티쿠스 변종 주구르티(Lactobacillus helverticus var. jugurti)로부터 유래한 점질물은 항암효과가 있다고 보고되어 있으며, 스트렙토코쿠스로부터 생산된 점질물도 면역학적 효과가 있고, 항궤양 효과와 콜레스테롤 저하 활성에 대해 보고된 바가 있다.
일부의 미생물속은 세포외다당류(exopolysaccharides, EPS)를 생합성하여 제품의 조직과 점성 향상에도 기여하고 있다. EPS는 세포벽의 일부로서 세포벽 주위에 협막을 형성하거나 세포벽 외부에 슬라임(slime)형태로서 발효 중에 축적되는 미생물 다당류로서, 1 차 또는 2 차 대사 산물이다. 특히, 유산균 생성 EPS는 유산균 발효유 제품에서 큰 문제점이었던 유청 분리 현상을 완화시키고 점성을 증가시키며 조직을 부드럽게 하여 섭취 시 구강 내 포만감과 조직감을 부여해준다.
미생물에 의해 생성된 EPS는 에너지원으로 이용되는 것은 아니고 건조, 식균 작용, 원생동물의 습식, 항생제, 독성 화합물, 삼투압 스트레스 등과 같은 외부 환경으로부터 자신을 보호하는 작용을 한다. 또한, EPS는 물에 녹거나 분산되는 긴 사슬의 고분자 중합체로서 식가공품에서 농후제나 겔링화에 중요한 역할을 한다.
EPS는 세포벽 밖에 위치하며 협막 형태로 세포벽에 흡착하거나 슬라임 형태로 세포외 환경으로 분비되는데, 이것의 중합체는 우유의 점도를 증가시키고 시너레시스(syneresis)와 입상성(graininess)을 억제하고 제품에 천연 탁도를 주어 발효유의 유동 작용 및 조직에 중요한 역할을 하므로 발효유의 안정제 대체제로 널리 사용되고 있다. 또한 유산균 배양액에서 분리한 EPS는 항암 활성도 있는 것으로 알려져 있다.
EPS는 실제적 측면에서 미생물이 가장 다량으로 생성하는 다당류이며, 배양액으로부터 회수가 쉽고, 정제 비용이 적게 들어가므로 상업적인 잠재력이 매우 높다. 유산균에 의해 생성된 EPS는 그 균종에 따라 구성당의 종류와 비율이 서로 다르다는 것이 이미 보고된 바 있다.
미생물의 EPS 생성량은 화학적 발효 조건(배지 조건, 초기 유당 함량, 탄소와 질소 비율)과 물리적 발효 조건(온도, pH, 산소 분압)이 중요하게 작용한다.
한국 공개특허공보 제10-2010-0078999호에는 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus)를 특정 조건에서 배양하고, 그에 따라 생성된 세포외다당질을 수득하는 것을 포함하는 세포외다당질의 생산 방법이 개시되어 있다.
본 발명에서는 장류나 김치와 같은 전통 식품 유래의 미생물 자원을 활용하여, 살아있는 개체의 생체 방어 기전을 증강할 수 있는, 면역력 증진 활성이 있는 미생물 유래의 다당 성분을 발굴함과 함께, 이의 생산성과 효능을 증가시킬 수 있는 기술을 개발하기 위한 것이다. 특히, 본 발명은 EPS 대량 생산을 위한 최적의 미생물 배양 배지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 기존의 TS(Trypton Soya) 배지를 기초로 각각의 탄소 성분, 질소 성분 및 무기 성분을 대체하여 새로운 배지를 제조하였으며, 그 결과 특정 배지에서 미생물을 배양하였을 경우 TS 배지에서 배양한 것 보다 현저히 높은 EPS를 수득할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 미생물 배지 조성물을 배지로 하여 미생물을 배양할 경우, 기존의 알려진 배지에 비해 현저히 높은 EPS를 생산할 수 있다. 대량 생산된 EPS는 이를 함유한 약학 또는 식품 조성물로 활용될 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 14는 배지에서 미생물(바실러스 서브틸리스 J-92 및 페디오코쿠스 펜토사세우스 KFT-18)을 배양한 후 EPS 생성량을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
구체적으로, 도 1 내지 도 3은 실시예 1 내지 6의 데이터를 나타내고, 도 4 내지 도 6은 실시예 7 내지 11의 데이터를 나타내고, 도 7 내지 도 9는 실시예 12 내지 15의 데이터를 나타내고, 도 10 내지 도 12는 실시예 16 내지 18의 데이터를 나타내고, 도 13 및 도 14는 실시예 1 내지 18의 결과를 함께 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현예에 한정되는 것은 아니다.
일 측면에서, 본 발명은 탄소원, 질소원 및 무기질 성분으로 이루어진 세포외다당류(EPS)의 대량 생산을 위한 미생물 배지 조성물에 관한 것이다.
제 1 구현예에서, 본 발명은 a) 프룩토오스, 수크로오스, 말토오스, 락토오스, 글루코오스 및 람노오스로 이루어진 군으로부터 선택되는 탄소원; b) 카제인 가수분해물(enzymatic digest of casein) 및 대두박 가수분해물(enzymatic digest of soybean meal); 및 c) 소듐 클로라이드(NaCl) 및 디포타슘 포스페이트(K2HPO4)로 이루어진 세포외다당류(exopolysaccharide, EPS) 생산을 위한 미생물 배지 조성물에 관한 것이다.
바람직한 구현예에서, 본 발명은 a) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 프룩토오스, 수크로오스, 말토오스, 락토오스, 글루코오스 및 람노오스로 이루어진 군으로부터 선택되는 탄소원 2.5 중량부; b) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 카제인 가수분해물 17 중량부 및 대두박 가수분해물 3 중량부; 및 c) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 소듐 클로라이드 5 중량부 및 디포타슘 포스페이트 2.5 중량부로 이루어진 세포외다당류 생산을 위한 미생물 배지 조성물에 관한 것이다.
탄소원인 수크로오스, 말토오스, 글루코오스, 락토오스, 프룩토오스 및 람노오스는 배지 성분으로 사용하여 EPS를 추출하였을 때 산화질소(NO) 생성이 많이 되는 당이기도 하다.
제 2 구현예에서, 본 발명은 a) 덱스트로오스; b) 비프 추출물(beef extract), 효모 추출물(yeast extract), 펩톤, 소이톤 및 카제인 가수분해물로 이루어진 군으로부터 선택되는 질소원; 및 c) 소듐 클로라이드 및 디포타슘 포스페이트로 이루어진 세포외다당류 생산을 위한 미생물 배지 조성물에 관한 것이다.
바람직한 구현예에서, 본 발명은 a) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 덱스트로오스 2.5 중량부; b) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 비프 추출물, 효모 추출물, 펩톤, 소이톤 및 카제인 가수분해물로 이루어진 군으로부터 선택되는 질소원 20 중량부; 및 c) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 소듐 클로라이드 5 중량부 및 디포타슘 포스페이트 2.5 중량부로 이루어진 세포외다당류 생산을 위한 미생물 배지 조성물에 관한 것이다.
제 3 구현예에서, 본 발명은 a) 덱스트로오스; b) 카제인 가수분해물 및 대두박 가수분해물; 및 c) 마그네슘 클로라이드(MgCl2), 칼슘 클로라이드(CaCl2), 셀레늄 디옥시드(SeO2) 및 칼슘 술페이트(CaSO4)로 이루어진 군으로부터 선택되는 무기염으로 이루어진 세포외다당류 생산을 위한 미생물 배지 조성물에 관한 것이다.
바람직한 구현예에서, 본 발명은 a) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 덱스트로오스 2.5 중량부; b) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 카제인 가수분해물 17 중량부 및 대두박 가수분해물 3 중량부; 및 c) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 마그네슘 클로라이드, 칼슘 클로라이드, 셀레늄 디옥시드 및 칼슘 술페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 무기염 7.5 중량부로 이루어진 세포외다당류 생산을 위한 미생물 배지 조성물에 관한 것이다.
제 4 구현예에서, 본 발명은 a) 덱스트로오스; b) 카제인 가수분해물 및 대두박 가수분해물; 및 c) 톳(seaweed fusiforme), 다시마(sea tangle) 및 미역(sea mustard)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 천연물로 이루어진 세포외다당류 생산을 위한 미생물 배지 조성물에 관한 것이다.
바람직한 구현예에서, 본 발명은 a) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 덱스트로오스 2.5 중량부; b) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 카제인 가수분해물 17 중량부 및 대두박 가수분해물 3 중량부; 및 c) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 톳, 다시마 및 미역으로 이루어진 군으로부터 선택되는 천연물 7.5 중량부로 이루어진 세포외다당류 생산을 위한 미생물 배지 조성물에 관한 것이다.
다른 측면에서 본 발명은 상기 제 1 구현예 내지 제 4 구현예의 배지 조성물에 미생물을 배양하는 것을 포함하는 세포외다당류의 대량 생산 방법에 관한 것이다.
본 발명의 배지 조성물에 배양하여 EPS를 대량 생산할 수 있는 미생물은 특별히 한정되지 않으나, 젖산균 또는 젖산균 이외의 미생물일 수 있다.
미생물이 젖산균 이외의 미생물일 경우에는 페디오코쿠스속(Pediococcus) 미생물 또는 바실러스속(Bacillus) 미생물일 수 있다.
일례로서 바실러스속 미생물은 된장에서 유래된 신규 바실러스 서브틸리스 J-92(Bacillus subtilis J-92, 수탁번호 KCCM11308P) 균주일 수 있고, 페디오코쿠스속 미생물은 김치에서 유래된 페디오코쿠스 펜토사세우스 KFT-18(Pediococcus pentosaceus KFT-18, 수탁번호 KCCM11309P) 균주일 수 있다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 내용을 구체화하기 위한 것일 뿐 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
대조구 배지 조성물 및 이용 균주
TS 배지의 제조
본 발명의 배지 조성물에 대한 양성 대조군으로서 하기 표 1과 같은 조성의 TS 배지를 제조하여 사용하였다(비교예 1). 또한, 하기 표 1에서 탄소원을 제외한 것을 비교예 2, 질소원을 제외한 것을 비교예 3, 무기질을 제외한 것을 비교예 4로 하여 음성 대조군으로 사용하였다.
영양 성분 성분 중량 (g/L)
탄소원 덱스트로오스 2.5
질소원
 카제인 가수분해물 17
대두박 가수분해물 3
무기질
 소듐 클로라이드 5
디포타슘 포스페이트 2.5
이용 미생물
실시예에서 본 발명의 배지 조성물을 이용한 EPS 생성량을 확인하기 위해 이용된 균주는 된장에서 새롭게 분리 및 동정된 신규 균주 바실러스 서브틸리스 J-92(Bacillus subtilis J-92, 수탁번호 KCCM11308P)와 김치에서 새롭게 분리 및 동정된 신규 균주 페디오코쿠스 펜토사세우스 KFT-18(Pediococcus pentosaceus KFT-18, 수탁번호 KCCM11309P)이다.
본 발명의 배지 조성물의 제조
실시예 1 내지 6
하기 표 2의 조성에 따라 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6의 배지를 제조하였다. 실시예 1 내지 6은 질소원과 무기질은 동일하나, 각각 다른 종류의 탄소원을 포함한다는 점에서 서로 차이가 있다.
영양 성분 성분 중량 (g/L)


탄소원
 프룩토오스 (실시예 1)

2.5
수크로오스 (실시예 2)
말토오스 (실시예 3)
락토오스 (실시예 4)
글루코오스 (실시예 5)
람노오스 (실시예 6)
질소원
 카제인 가수분해물 17
대두박 가수분해물 3
무기질
 소듐 클로라이드 5
디포타슘 포스페이트 2.5
실시예 7 내지 11
하기 표 3의 조성에 따라 본 발명의 실시예 7 내지 실시예 11의 배지를 제조하였다. 실시예 7 내지 11은 탄소원과 무기질은 동일하나, 각각 다른 종류의 질소원을 포함한다는 점에서 서로 차이가 있다.
영양 성분 성분 중량 (g/L)
탄소원 덱스트로오스 2.5


질소원
 비프 추출물 (실시예 7)

20
효모 추출물 (실시예 8)
펩톤 (실시예 9)
소이톤 (실시예 10)
카제인 가수분해물 (실시예 11)
무기질
 소듐 클로라이드 5
디포타슘 포스페이트 2.5
실시예 12 내지 15
하기 표 4의 조성에 따라 본 발명의 실시예 12 내지 실시예 15의 배지를 제조하였다. 실시예 12 내지 15는 탄소원과 질소원은 동일하나, 각각 다른 종류의 무기염류를 포함한다는 점에서 서로 차이가 있다.
영양 성분 성분 중량 (g/L)
탄소원 덱스트로오스 2.5
질소원
 카제인 가수분해물 17
대두박 가수분해물 3

무기질
 마그네슘 클로라이드 (실시예 12)
7.5
칼슘 클로라이드 (실시예 13)
셀레늄 디옥시드 (실시예 14)
칼슘 술페이트 (실시예 15)
실시예 16 내지 18
하기 표 5의 조성에 따라 본 발명의 실시예 16 내지 실시예 18의 배지를 제조하였다. 실시예 16 내지 18은 탄소원과 질소원은 동일하나, 각각 다른 종류의 천연물을 포함한다는 점에서 서로 차이가 있다.
영양 성분 성분 중량 (g/L)
탄소원 덱스트로오스 2.5
질소원
 카제인 가수분해물 17
대두박 가수분해물 3

천연물
 톳 (실시예 16)
7.5
다시마 (실시예 17)
미역 (실시예 18)
EPS 생성량 측정
EPS 회수
배지에 J-92와 KFT-18 균주를 접종한 배양액에서 EPS를 추출하기 위하여 에탄올 침전법을 이용하였다. 균주 배양액의 세포를 제거하기 위하여 12,000 xg에서 15 분간 원심분리(독일 Beckman사 제조 J-251) 후 침전물을 제거하고, 분리하여 얻은 상등액을 취하여 2 배 부피의 95% 에탄올(한국 Daejung사 제조)을 첨가한 후 4℃에서 24시간 동안 침전시켰다. 침전된 다당류는 12,000 xg에서 15 분간 원심분리하여 상등액을 제거한 후 회수하였으며 초기 배양액과 동일한 부피의 증류수(DW)로 희석하여 실험 용액으로 사용하였다.
EPS 생성량 측정
회수한 다당류의 생산량 측정은 페놀-황산 분석법(phenol-sulfuric acid method; Dubois et al. 1956)을 이용하여 당 분석을 실시하였다. 먼저 실험 용액을 2 배로 희석한 후 150 ㎕를 취하고 동량의 5 % 페놀 용액을 첨가한 후 750 ㎕ 진한 황산(96% 농도)을 첨가하여 교반 후 상온에서 30 분간 반응시키고 470 nm에서 흡광도를 측정하였다.
EPS 생성량(수율)을 측정한 결과를 하기 표 6에 나타내었다. 실시예 1 내지 6의 데이터를 도 1 내지 도 3에 나타내고, 실시예 7 내지 11의 데이터를 도 4 내지 도 6에 나타내고, 실시예 12 내지 15의 데이터를 도 7 내지 도 9에 나타내고, 실시예 16 내지 18의 데이터를 도 10 내지 도 12에 나타내었다. 또한, 도 13 및 도 14에는 실시예 1 내지 18의 배지에 J-92 및 KFT-18를 배양하여 EPS를 생산한 양을 함께 나타내었다(도 13: J-92; 도 14: KFT-18)
배지 J-92 (mg/ml) KFT-18 (mg/ml)
비교예 1 34.4 43.6
비교예 2 6.9 8.7
비교예 3 12.2 15.4
비교예 4 10.2 21.2
실시예 1 67.4 70.4
실시예 2 64.0 63.4
실시예 3 74.0 53.8
실시예 4 65.3 63.8
실시예 5 66.7 62.6
실시예 6 81.4 85.8
실시예 7 61.7 66.1
실시예 8 60.4 68.4
실시예 9 82.7 83.7
실시예 10 64.1 62.6
실시예 11 64.9 75.6
실시예 12 23.6 45.2
실시예 13 65.0 73.2
실시예 14 13.3 25.4
실시예 15 28.7 26.6
실시예 16 58.2 67.8
실시예 17 54.4 82.3
실시예 18 68.3 80.1
상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 미생물 배지 조성물을 사용하여 미생물을 배양할 경우 TS 배지를 이용한 양성 대조구(비교예 1) 및/또는 음성 대조구(비교예 2 내지 4)에 비해 대량의 EPS를 생산할 수 있음을 확인할 수 있었다.
구성당 분석
배지 조성을 달리하여 만들어진 EPS의 기능성을 알아보기 위해 검출된 구성당을 분석하였다. BIO-LC의 경우 단당류의 정확한 측정과 정량분석이 가능한 방법으로, TLC(thin layer chromatography) 보다 상대적으로 민감도가 높아 TLC에서 분석된 단당류를 포함하여 더 많은 단당을 검출할 수 있었고, 정량 분석까지 가능하여 배지 조성에 따라 생성된 EPS의 구성당 분석이 가능하였다. 그러나 이당류 이상은 BIO-LC로 분석하기 곤란하여 이당류 이상 분석은 TLC를 이용하였다.
TLC 분석
TLC 분석의 실험 조건은 하기 표 7과 같다.
상기 표 7에 나타낸 바와 같이, TLC 챔버의 규격은 22 x 22 x 10 cm이고, TLC 실리카 겔 시트는 Silica gel 60 F254(Merck사 제조)이다. 산 처리를 한 EPS의 구성당을 확인하기 위하여 플레이트에 시료(2 ㎕)를 점적하여 부탄올 : 아세트산 : 물 = 3 : 1 : 1 비율의 용매로 3 시간 동안 전개시켰다. 전개가 끝난 TLC 판을 발색시키기 위해 90% 메탄올 용액과 10% 황산 용액을 전개된 TLC 판에 뿌려준 뒤 건조시킨 다음 60℃ 드라이 오븐에 15 분간 구워주고 생성된 스팟을 하기 표 8의 STD(표준당)와 비교하였다.
Figure pat00002
실시예에서 사용된 균주인 J-92와 KFT-18을 비교예 1의 배지에서 배양하여 EPS 생성 및 산처리 하여 추출액으로 TLC 분석 결과, J-92에서는 글루코오스와 자일로오스, KFT-18에서는 아라비노오스와 자일로오스가 검출된 것을 확인하였다(하기 표 9). 이는 비교예 1의 배지에서 배양된 J-92 균주에서 추출한 EPS의 구성 다당의 구성 성분이 글루코오스와 자일로오스이고, KFT-18 균주에서 추출한 EPS의 다당의 구성 성분이 아라비노오스와 자일로오스임을 의미한다.
Figure pat00003
TLC 분석 결과 검출된 당을 하기 표 10에 나타내었다.
배지 J-92 KFT-18
비교예 1 글루코오스, 자일로오스 아라비노오스, 자일로오스
비교예 2 글루코오스, 자일로오스 아라비노오스, 자일로오스
비교예 3 글루코오스, 자일로오스 아라비노오스, 자일로오스
비교예 4 수크로오스, 자일로오스 말토오스, 자일로오스
실시예 1 말토오스, 자일로오스 말토오스, 자일로오스
실시예 2 갈락토오스, 자일로오스 수크로오스, 자일로오스, 람노오스
실시예 3 수크로오스, 자일로오스 말토오스, 자일로오스
실시예 4 말토오스, 자일로오스 트레할로오스, 자일로오스
실시예 5 (미실험)
실시예 6 수크로오스, 자일로오스 트레할로오스, 자일로오스, 람노오스
실시예 7 수크로오스, 자일로오스, 람노오스 아라비노오스, 리보오스, 람노오스
실시예 8 트레할로오스, 자일로오스, 람노오스 글루코오스, 자일로오스
실시예 9 수크로오스, 자일로오스 글루코오스, 자일로오스
실시예 10 수크로오스, 자일로오스 수크로오스, 자일로오스
실시예 11 만노오스, 자일로오스 글루코오스, 자일로오스
실시예 12 트레할로오스 트레할로오스
실시예 13 수크로오스 아라비노오스
실시예 14 락토오스, 리보오스 갈락토오스
실시예 15 말토오스 말토오스
실시예 16 락토오스, 트레할로오스, 글루코오스 트레할로오스, 아라비노오스, 글루코오스
실시예 17 락토오스, 말토오스, 만노오스 트레할로오스, 말토오스, 수크로오스
실시예 18 트레할로오스, 수크로오스, 만노오스 트레할로오스
BIO - LC 분석
배지에 배양한 J-92와 KFT-18의 EPS의 구성 성분 및 단당류 함량을 정량화하기 위해 LC 분석을 하였다. 분석을 하기 위해 산 가수분해를 한 후 BIO-LC로 아라비노오스, 갈락토오스, 글루코오스, 자일로오스 및 만노오스의 5 가지 단당류에 대한 정량 분석을 실시하였다.
BIO-LC 분석 실험 조건은 하기 표 11과 같다.
Figure pat00004
상기 5 가지 단당류의 생성량(mg/l) 및 생성 비율(중량%)을 하기 표 12(J-92) 및 표 13(KFT-18)에 나타내었다.
배지 아라비노오스 갈락토오스 글루코오스 자일로오스 만노오스 합계
비교예 1 16.8
(6.9%)		 70.3 (29.1%) 105.2
(43.6%)		 2.2
(0.9%)		 47.0
(19.4%)		 241.3
(100%)
비교예 2 23.82
(13.8%)		 24.41
(14.1%)		 92.64
(53.6%)		 2.49
(1.4%)		 29.42
(17.0%)		 172.8
(100%)
비교예 3 4.47
(1.87%)		 5.27
(2.2%)		 134.85
(56.3%)		 0.92
(0.3%)		 94.95
(39.64%)		 240.16
(100%)
비교예 4 29.17
(5.92%)		 244.84
(49.7%)		 144.15
(29.26%)		 14.48
(2.94%)		 60.01
(12.18%)		 492.65
(100%)
실시예 1 23.75
(3.71%)		 230.98
(36.09%)		 303.02
(47.34%)		 5.15
(0.81%)		 77.13
(12.05%)		 640.03
(100%)
실시예 2 54.74
(5.06%)		 315.59
(29.16%)		 632.26
(58.41%)		 15.60
(1.44%)		 64.22
(5.93%)		 1082.41
(100%)
실시예 3 102.49
(10.82%)		 294.68
(31.10%)		 471.49
(49.76%)		 15.94
(1.68%)		 63.01
(6.65%)		 947.61
(100%)
실시예 4 52.13
(6.01%)		 412.62
(47.60%)		 346.44
(39.97%)		 11.48
(1.32%)		 44.10
(5.09%)		 866.77
(100%)
실시예 5 (미실험)
실시예 6 261.07
(46.51%)		 167.12
(29.77%)		 54.61
(9.73%)		 12.11
(2.16%)		 66.38
(11.83%)		 561.30
(100%)
실시예 7 19.01
(2.40%)		 220.28
(27.82%)		 470.85
(59.47%)		 6.19
(0.78%)		 75.47
(9.53%)		 791.81
(100%)
실시예 8 0.93
(0.01%)		 107.16
(1.14%)		 1567.96
(16.63%)		 0.00
(0.00%)		 7755.18
(82.23%)		 9431.23
(100%)
실시예 9 9.03
(8.49%)		 33.93
(31.91%)		 47.61
(44.78%)		 0.38
(0.36%)		 15.37
(14.46%)		 106.31
(100%)
실시예 10 22.89
(7.70%)		 100.85
(33.92%)		 117.39
(39.48%)		 0.75
(0.25%)		 55.45
(18.65%)		 297.32
(100%)
실시예 11 78.33
(8.47%)		 481.57
(52.08%)		 229.44
(24.81%)		 30.06
(3.25%)		 105.35
(11.39%)		 924.74
(100%)
실시예 12 31.12
(7.01%)		 166.93
(37.61%)		 185.33
(41.75%)		 9.40
(2.12%)		 51.08
(11.51%)		 443.87
(100%)
실시예 13 16.09
(0.60%)		 371.45
(13.96%)		 2173.60
(81.71%)		 16.02
(0.60%)		 82.95
(3.12%)		 2660.12
(100%)
실시예 14 12.72
(6.91%)		 70.85
(38.49%)		 77.19
(41.93%)		 3.45
(1.87%)		 19.89
(10.80%)		 184.09
(100%)
실시예 15 16.79
(11.04%)		 53.45
(35.13%)		 45.93
(30.19%)		 1.99
(1.31%)		 33.96
(22.33%)		 152.13
(100%)
실시예 16 18.03
(1.87%)		 456.96
(47.47%)		 177.53
(18.44%)		 154.53
(16.05%)		 155.55
(16.16%)		 962.60
(100%)
실시예 17 36.00
(4.62%)		 309.58
(39.69%)		 277.40
(35.57%)		 65.93
(8.45%)		 91.00
(11.67%)		 779.90
(100%)
실시예 18 36.16
(5.81%)		 249.95
(40.17%)		 181.11
(29.11%)		 54.18
(8.71%)		 100.85
(16.21%)		 622.24
(100%)
배지 아라비노오스 갈락토오스 글루코오스 자일로오스 만노오스 합계
비교예 1 12.92
(1.9%)		 332.95
(47.7%)		 278.53
(40.0%)		 14.30
(2.1%)		 59.80
(8.6%)		 698.5 (100%)
비교예 2 26.32
(8.3%)		 60.75
(19.2%)		 168.26
(53.0%)		 2.96
(1.0%)		 58.92
(18.6%)		 317.2
(100%)
비교예 3 7.49
(1.15%)		 12.18
(1.87%)		 481.04
(73.84%)		 3.4
(0.52%)		 147.38
(22.62%)		 651.5
(100%)
비교예 4 16.16
(3.07%)		 182.9
(34.76%)		 280.58
(53.32%)		 9.78
(1.86%)		 36.78
(6.99%)		 526.2
(100%)
실시예 1 38.13
(7.13%)		 283.95
(53.11%)		 157.77
(29.51%)		 3.53
(0.66%)		 51.24
(9.59%)		 534.61
(100%)
실시예 2 22.52
(3.46%)		 218.64
(33.56%)		 363.79
(55.84%)		 10.80
(1.66%)		 35.75
(5.49%)		 651.50
(100%)
실시예 3 42.93
(8.30%)		 145.96
(28.22%)		 278.97
(53.93%)		 2.51
(0.49%)		 46.89
(9.06%)		 517.26
(100%)
실시예 4 50.22
(5.76%)		 420.50
(48.25%)		 343.19
(39.38%)		 11.80
(1.35%)		 45.82
(5.26%)		 871.51
(100%)
실시예 5 (미실험)
실시예 6 9.34
(3.11%)		 12.72
(4.23%)		 240.40
(79.99%)		 1.09
(0.36%)		 36.99
(12.31%)		 300.54
(100%)
실시예 7 12.00
(2.80%)		 63.26
(14.77%)		 278.03
(64.93%)		 4.19
(0.98%)		 70.76
(16.52%)		 428.23
(100%)
실시예 8 51.25
(0.57%)		 87.31
(0.97%)		 1476.74
(16.44%)		 0.00
(0.00%)		 7369.84
(82.02%)		 8985.14
(100%)
실시예 9 5.40
(9.18%)		 13.03
(22.16%)		 26.57
(45.18%)		 0.00
(0.00%)		 13.81
(23.49%)		 58.81
(100%)
실시예 10 140.08
(8.61%)		 833.93
(51.27%)		 363.09
(22.32%)		 59.41
(3.65%)		 230.18
(14.15%)		 1626.68
(100%)
실시예 11 4.98
(2.61%)		 10.96
(5.75%)		 166.34
(87.21%)		 0.00
(0.00%)		 8.45
(4.43%)		 190.73
(100%)
실시예 12 8.79
(2.64%)		 186.78
(56.13%)		 94.94
(28.53%)		 8.40
(2.53%)		 33.84
(10.17%)		 332.75
(100%)
실시예 13 32.01
(4.72%)		 233.94
(34.46%)		 328.31
(48.37%)		 21.68
(3.19%)		 62.86
(9.26%)		 678.80
(100%)
실시예 14 7.91
(12.38%)		 26.57
(41.57%)		 13.38
(20.93%)		 0.74
(1.15%)		 15.32
(23.97%)		 63.90
(100%)
실시예 15 59.33
(14.67%)		 70.97
(17.55%)		 203.30
(50.27%)		 6.63
(1.64%)		 64.16
(15.87%)		 404.38
(100%)
실시예 16 11.72
(1.34%)		 353.06
(40.46%)		 237.59
(27.23%)		 108.72
(12.46%)		 161.59
(18.52%)		 872.68
(100%)
실시예 17 173.48
(64.43%)		 23.51
(8.73%)		 43.18
(16.04%)		 2.49
(0.93%)		 26.57
(9.87%)		 269.24
(100%)
실시예 18 19.39
(11.61%)		 46.87
(28.07%)		 55.06
(32.98%)		 4.51
(2.70%)		 41.12
(24.63%)		 166.96
(100%)
한국미생물보존센터 KCCM11308P 20121017 한국미생물보존센터 KCCM11309P 20121017

Claims (22)

  1. 하기 성분으로 이루어진 세포외다당류(exopolysaccharide, EPS) 생산을 위한 미생물 배지 조성물:
    a) 프룩토오스, 수크로오스, 말토오스, 락토오스, 글루코오스 및 람노오스로 이루어진 군으로부터 선택되는 탄소원;
    b) 카제인 가수분해물(enzymatic digest of casein) 및 대두박 가수분해물(enzymatic digest of soybean meal); 및
    c) 소듐 클로라이드(NaCl) 및 디포타슘 포스페이트(K2HPO4).
  2. 제 1 항에 있어서,
    하기 성분으로 이루어진 세포외다당류 생산을 위한 미생물 배지 조성물:
    a) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 프룩토오스, 수크로오스, 말토오스, 락토오스, 글루코오스 및 람노오스로 이루어진 군으로부터 선택되는 탄소원 2.5 중량부;
    b) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 카제인 가수분해물 17 중량부 및 대두박 가수분해물 3 중량부; 및
    c) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 소듐 클로라이드 5 중량부 및 디포타슘 포스페이트 2.5 중량부.
  3. 하기 성분으로 이루어진 세포외다당류 생산을 위한 미생물 배지 조성물:
    a) 덱스트로오스;
    b) 비프 추출물(beef extract), 효모 추출물(yeast extract), 펩톤, 소이톤 및 카제인 가수분해물로 이루어진 군으로부터 선택되는 질소원; 및
    c) 소듐 클로라이드 및 디포타슘 포스페이트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    하기 성분으로 이루어진 세포외다당류 생산을 위한 미생물 배지 조성물:
    a) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 덱스트로오스 2.5 중량부;
    b) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 비프 추출물, 효모 추출물, 펩톤, 소이톤 및 카제인 가수분해물로 이루어진 군으로부터 선택되는 질소원 20 중량부; 및
    c) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 소듐 클로라이드 5 중량부 및 디포타슘 포스페이트 2.5 중량부.
  5. 하기 성분으로 이루어진 세포외다당류 생산을 위한 미생물 배지 조성물:
    a) 덱스트로오스;
    b) 카제인 가수분해물 및 대두박 가수분해물; 및
    c) 마그네슘 클로라이드(MgCl2), 칼슘 클로라이드(CaCl2), 셀레늄 디옥시드(SeO2) 및 칼슘 술페이트(CaSO4)로 이루어진 군으로부터 선택되는 무기염.
  6. 제 5 항에 있어서,
    하기 성분으로 이루어진 세포외다당류 생산을 위한 미생물 배지 조성물:
    a) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 덱스트로오스 2.5 중량부;
    b) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 카제인 가수분해물 17 중량부 및 대두박 가수분해물 3 중량부; 및
    c) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 마그네슘 클로라이드, 칼슘 클로라이드, 셀레늄 디옥시드 및 칼슘 술페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 무기염 7.5 중량부.
  7. 하기 성분으로 이루어진 세포외다당류 생산을 위한 미생물 배지 조성물:
    a) 덱스트로오스;
    b) 카제인 가수분해물 및 대두박 가수분해물; 및
    c) 톳(seaweed fusiforme), 다시마(sea tangle) 및 미역(sea mustard)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 천연물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    하기 성분으로 이루어진 세포외다당류 생산을 위한 미생물 배지 조성물:
    a) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 덱스트로오스 2.5 중량부;
    b) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 카제인 가수분해물 17 중량부 및 대두박 가수분해물 3 중량부; 및
    c) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 톳, 다시마 및 미역으로 이루어진 군으로부터 선택되는 천연물 7.5 중량부.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    미생물이 젖산균, 페디오코쿠스속(Pediococcus) 미생물 또는 바실러스속(Bacillus) 미생물인 것을 특징으로 하는, 미생물 배지 조성물.
  10. 제 9 항에 있어서,
    바실러스속 미생물이 바실러스 서브틸리스 J-92(Bacillus subtilis J-92, 수탁번호 KCCM11308P)인 것을 특징으로 하는, 미생물 배지 조성물.
  11. 제 9 항에 있어서,
    페디오코쿠스속 미생물이 페디오코쿠스 펜토사세우스 KFT-18(Pediococcus pentosaceus KFT-18, 수탁번호 KCCM11309P)인 것을 특징으로 하는, 미생물 배지 조성물.
  12. 하기 성분으로 이루어진 배지 조성물에 미생물을 배양하는 것을 포함하는 세포외다당류의 생산 방법:
    a) 프룩토오스, 수크로오스, 말토오스, 락토오스, 글루코오스 및 람노오스로 이루어진 군으로부터 선택되는 탄소원;
    b) 카제인 가수분해물 및 대두박 가수분해물; 및
    c) 소듐 클로라이드 및 디포타슘 포스페이트.
  13. 제 12 항에 있어서,
    하기 성분으로 이루어진 배지 조성물에 미생물을 배양하는 것을 포함하는 세포외다당류의 생산 방법:
    a) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 프룩토오스, 수크로오스, 말토오스, 락토오스, 글루코오스 및 람노오스로 이루어진 군으로부터 선택되는 탄소원 2.5 중량부;
    b) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 카제인 가수분해물 17 중량부 및 대두박 가수분해물 3 중량부; 및
    c) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 소듐 클로라이드 5 중량부 및 디포타슘 포스페이트 2.5 중량부.
  14. 하기 성분으로 이루어진 배지 조성물에 미생물을 배양하는 것을 포함하는 세포외다당류의 생산 방법:
    a) 덱스트로오스;
    b) 비프 추출물, 효모 추출물, 펩톤, 소이톤 및 카제인 가수분해물로 이루어진 군으로부터 선택되는 질소원; 및
    c) 소듐 클로라이드 및 디포타슘 포스페이트.
  15. 제 14 항에 있어서,
    하기 성분으로 이루어진 배지 조성물에 미생물을 배양하는 것을 포함하는 세포외다당류의 생산 방법:
    a) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 덱스트로오스 2.5 중량부;
    b) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 비프 추출물, 효모 추출물, 펩톤, 소이톤 및 카제인 가수분해물로 이루어진 군으로부터 선택되는 질소원 20 중량부; 및
    c) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 소듐 클로라이드 5 중량부 및 디포타슘 포스페이트 2.5 중량부.
  16. 하기 성분으로 이루어진 배지 조성물에 미생물을 배양하는 것을 포함하는 세포외다당류의 생산 방법:
    a) 덱스트로오스;
    b) 카제인 가수분해물 및 대두박 가수분해물; 및
    c) 마그네슘 클로라이드, 칼슘 클로라이드, 셀레늄 디옥시드 및 칼슘 술페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 무기염.
  17. 제 16 항에 있어서,
    하기 성분으로 이루어진 배지 조성물에 미생물을 배양하는 것을 포함하는 세포외다당류의 생산 방법:
    a) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 덱스트로오스 2.5 중량부;
    b) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 카제인 가수분해물 17 중량부 및 대두박 가수분해물 3 중량부; 및
    c) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 마그네슘 클로라이드, 칼슘 클로라이드, 셀레늄 디옥시드 및 칼슘 술페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 무기염 7.5 중량부.
  18. 하기 성분으로 이루어진 배지 조성물에 미생물을 배양하는 것을 포함하는 세포외다당류의 생산 방법:
    a) 덱스트로오스;
    b) 카제인 가수분해물 및 대두박 가수분해물; 및
    c) 톳, 다시마 및 미역으로 이루어진 군으로부터 선택되는 천연물.
  19. 제 18 항에 있어서,
    하기 성분으로 이루어진 배지 조성물에 미생물을 배양하는 것을 포함하는 세포외다당류의 생산 방법:
    a) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 덱스트로오스 2.5 중량부;
    b) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 카제인 가수분해물 17 중량부 및 대두박 가수분해물 3 중량부; 및
    c) 조성물 총 30 중량부를 기준으로, 톳, 다시마 및 미역으로 이루어진 군으로부터 선택되는 천연물 7.5 중량부.
  20. 제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    미생물이 젖산균, 페디오코쿠스속(Pediococcus) 미생물 또는 바실러스속(Bacillus) 미생물인 것을 특징으로 하는, 세포외다당류의 생산 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    바실러스속 미생물이 바실러스 서브틸리스 J-92(Bacillus subtilis J-92, 수탁번호 KCCM11308P)인 것을 특징으로 하는, 세포외다당류의 생산 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    페디오코쿠스속 미생물이 페디오코쿠스 펜토사세우스 KFT-18(Pediococcus pentosaceus KFT-18, 수탁번호 KCCM11309P)인 것을 특징으로 하는, 세포외다당류의 생산 방법.
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