KR20190014255A - Synbiotic composition comprising lactulose and probiotic - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 사료첨가제 분야에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 자돈 질병 모델에서의 장관 면역 활성 및 장내 세균 총 개선에 효과적인 유산균 사료첨가제와 그 사료첨가제의 대량생산 공정의 개발에 관한 것으로서, 영양원으로서 락툴로스를 함유하는 것을 특징으로 하는 신바이오틱 사료첨가제에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 프로바이오틱인 Pediococcus acidilactici GB-U15 균주(수탁번호: KCCM11856P)와 락툴로스를 함유하는 신바이오틱 조성물 및 이의 대량생산 공정에 관한 것이다.The present invention relates to the field of feed additives. More specifically, the present invention relates to the development of a mass production process for a lactic acid bacteria feed additive and a feed additive thereof, which are effective for improving intestinal immune activity and total intestinal bacteria in a piglet disease model, To a feed additive. More particularly, the present invention relates to the use of the probiotic Pediococcus acidilactici GB-U15 strain (Accession No .: KCCM11856P) and lactulose, and a mass production process thereof.
신바이오틱이란 유산균과 유산균의 먹이가 되는 물질을 혼합한 형태를 일컫는다. 즉 프로바이오틱과 프리바이오틱이 혼합된 형태가 신바이오틱이다. 프리바이오틱으로는 라피노오스, 대두올리고당, 프럭토올리고당, 갈락토올리고당 등의 올리고당류와, 기타 락툴로스, 락티톨, 자일리톨 등을 사용할 수 있다. 다만 신바이오틱의 목적 용도와, 조합하는 유산균과의 관계에 있어서 어느 프리바이오틱이 가장 적합한지는 밝혀진 바 없다.Synbiotics is a mixture of lactic acid bacteria and lactic acid bacteria. That is, a mixture of probiotic and prebiotic is a synbiotic. Examples of the prebiotics include oligosaccharides such as raffinose, soy oligosaccharide, fructooligosaccharide, and galactooligosaccharide, and other lactulose, lactitol, xylitol, and the like. However, it is not known which prebiotic is most suitable for the purpose of synbiotics and the relationship with the combination lactic acid bacteria.
예컨대 대한민국 공개특허공보 제 10-2013-0089560호는 종래의 신바이오틱에 사용되는 일반적인 프리바이오틱은 숙주의 소화 기관에서 상당한 소화가 진행되어 프로바이오틱의 영양 공급원으로서 효율적으로 작용하지 못하는 문제점이 있고, 프로바이오틱에 대한 종 특이성이 부족하여 특정한 유산균의 활성을 증가시키고자 할 때 효율적이지 못하나 문제가 있었다고 지적하며, 비피도박테리움, 락토바실러스, 페디오코커스에 적합한 프리바이오틱으로서 콩과 귀리의 발효산물을 제안한다. 대한민국 공개특허공보 제 10-2013-0089560호에 따르면 위 조합의 신바이오틱은 인체의 면역력을 증강시키는데 효율적이라고 한다.For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0089560 discloses that the conventional prebiotics used in conventional synbiotics do not efficiently function as a nutritional source of probiotics due to the progress of digestion in the host's digestive organs And lack of species specificity for probiotics, which is not effective when it is desired to increase the activity of a specific lactic acid bacterium. However, it is a prebiotic suitable for Bifidobacterium, Lactobacillus, and Pediococcus, Suggest fermented product of oats. Korean Patent Publication No. 10-2013-0089560 discloses that the synbiotics of the combination are effective in enhancing the immune system of the human body.
본 발명자는 자돈의 사료용으로 적합한 신바이오틱의 개발을 고민했다. 특히 자돈의 설사증을 유발하는 대장균 등을 억제하고, 자돈의 생산성을 증진시킬 수 있는 사료첨가제로서 유용한 신바이오틱의 상도에 주목했고, 이를 위해 신규 프로바이오틱과 그 프로바이오틱에 특히 종 특이성이 있어 적합한 프리바이오틱의 조합과, 이것의 대량생산을 가능하게 하는 공정의 설계가 본 발명의 목적이었다.The present inventors contemplated the development of a synbiotics suitable for the feed of piglets. In particular, the present inventors have paid attention to the topicality of synbiotics useful as a feed additive capable of suppressing E. coli causing diarrhea of piglets and improving the productivity of piglets. To this end, attention has focused on new probiotics and their probiotics, Therefore, it is an object of the present invention to provide a combination of suitable prebiotics and a process design capable of mass production thereof.
본 발명자는 아래의 수단으로써 전술한 과제를 해결할 수 있었다.The present inventors have been able to solve the above-described problems by the following means.
1. E.coli 및 Salmonella 에 대한 항균활성을 갖는 신규한 페디오코커스 아시디락티시 GB-U15 균주(Pediococcus acidilactici GB-U15, 수탁번호: KCCM11856P)1. A novel Pediococcus acidilactici GB-U15 strain (Pediococcus acidilactici GB-U15, accession number: KCCM11856P) having antimicrobial activity against E. coli and Salmonella,
2. 상기 1 에 따른 균주와 락툴로스를 포함하는 신바이오틱 조성물.2. A synbiotic composition comprising a strain and lactulose according to 1 above.
3. 상기 2 에 따른 신바이오틱 조성물을 포함하는 자돈용 사료첨가제.3. A feed additive for pigs comprising the synbiotic composition according to 2 above.
4. 대두박/소맥피/당밀 혼합배지에서 상기 1 에 따른 균주와 락툴로스를 함께 혼합해서 고체발효하는 것을 특징으로 하는 상기 2 에 따른 신바이오틱 조성물의 제조방법.4. A method for producing a synbiotic composition according to the above 2, wherein the strain according to the above 1 and the lactulose are mixed together in a soybean meal / wheat flour / molasses mixed medium to perform solid fermentation.
5. 상기 4 에 있어서, 발효 초기 수분함량이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 제조방법.5. The production method according to the above 4, wherein the initial moisture content of the fermentation is 50% or more.
본 발명에 따른 신바이오틱 조성물을 포함하는 사료첨가제는 이유자돈의 생산성을 향상시키고, 생존율을 증진시키며, 부작용은 나타내지 않고, 대장균 감염에 대한 회복을 도울 수 있다. 또한 본 발명에 따른 공정에 의하면 위 신바이오틱 조성물의 대량생산이 가능하다.The feed additive comprising the synbiotic composition according to the present invention can improve the productivity of the weanling pig, improve the survival rate, show no side effects, and help recover the E. coli infection. Also, according to the process according to the present invention, it is possible to mass-produce the gastric synbiotic composition.
도 1 은 GB-U 15, GB-U 17, GB 1-3 균주의 항균활성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 2 는 액상발효 조성에 따른 균주별 발효 특성을 나타낸 것이다.
도 3 은 고체발효 배지조성에 따른 균주별 발효 특성을 나타낸 것이다.Fig. 1 shows the results of evaluation of antibacterial activities of strains GB-U15, GB-U17 and GB 1-3.
FIG. 2 shows the fermentation characteristics of the strains according to the liquid fermentation composition.
FIG. 3 shows the fermentation characteristics of each strain according to the solid fermentation medium composition.
장내 유해균, 특히 대장균 설사증을 유발하는 대장균을 효과적으로 억제할 수 있는 항균활성을 보유한 유산균 균주를 선발하고 동정을 통해 사료첨가제로 사용 가능한 균주를 선발하였다. Lactic acid bacteria strains with antimicrobial activity that can effectively inhibit enteropathogenic bacteria, especially E. coli causing diarrhea of E. coli were selected and strains usable as feed additives were selected by identification.
균주 선발을 위한 샘플링은 자연계에서의 다양한 샘플 및 돼지 장내 미생물을 대상으로 하였으며, 각 샘플에서의 유산균 균주 분리는 BCP 배지 (Casein Enzymic Hydrolysate 5 g/L, Yeast Extract 2.5 g/L, Dextrose 1 g/L, Agar 15 g/L)를 이용하여 유기산 생성능 및 형태학적 특성을 기준으로 가능성이 높은 균주를 분리하였다. 샘플링한 각각의 시료들을 멸균 생리식염수 (0.85% NaCl)로 희석하여 BCP 배지에 도말 한 후 33℃의 온도에서 24시간 이상 배양하여 유기산 생성에 따른 배지에서의 색상변화(유기산 생성에 따른 콜로니 주변 색상변화)가 콜로니를 대상으로 생화학적, 형태학적 특성을 평가한 후 유산균으로 판단되는 균주를 선발하였다. The bacterial isolates were isolated from BCP medium (5 g / L Casein Enzymic Hydrolysate, 2.5 g / L Yeast Extract, 1 g / L Dextrose, L, Agar 15 g / L) were used to isolate highly probable strains based on organic acid production ability and morphological characteristics. Each sampled sample was diluted with sterile physiological saline (0.85% NaCl), plated on BCP medium, and cultured at 33 ° C for more than 24 hours. The color change in the medium due to the production of organic acid After the biochemical and morphological characteristics of colonies were evaluated, strains determined to be lactic acid bacteria were selected.
선발한 균주의 항균활성 평가는 agar well diffusion 법을 사용하였다. 설사증 유발 대장균은 서울대학교 수의병리학실험실에서 농장에서 실제 질병을 유발하는 야외균주를 분양받아 사용하였으며, 살모넬라 균주는 S. entritidis 균주를 지표균주로 사용하였다. 상기 두 종(설사증 유발 대장균, 살모넬라 균주)의 지표균주를 LB 액체배지에 접종 한 후, 37℃ 항온 진탕 배양기에서 200 rpm으로 24시간 배양한 후, LB 한천 배지에 1% 첨가하여 유해균주가 포함된 한천배지를 제조하였다. 제조된 배지에 천공기를 이용하여 배양액이 첨가될 부위를 천공한 후, 각 선발균주 배양액을 첨가하여 각 균주별 지표균주에 대한 항균활성을 평가하였다. 선발 균주 배양액의 제조는 선발 균주별로 MRS 액체배지를 이용하여 37℃ 의 온도조건에서 24시간 배양한 후 배양액을 제조하였으며, 배양액에서 유기산에 의한 항균활성과 더불어 항균물질에 대한 가능성도 같이 확인하기 위해 배양액의 pH를 7.0으로 보정한 배양액도 같이 준비하여 0.45 ㎛ 필터로 제균한 제균액 200 ㎕ 를 유해균이 포함된 천공배지에 첨가하여 4℃ 에서 12시간 동안 냉장 보관하여 배양액이 agar 에 충분히 퍼지도록 한 후, 37℃ 항온 배양기에서 12시간 동안 배양하여 투명환의 생성 유무를 확인하였다. The antimicrobial activity of selected strains was evaluated by agar well diffusion method. Diarrhea causing E. coli was used under the pre-sale outdoor strains that may cause the actual disease on a farm in the pathology laboratory of Seoul National University veterinary Salmonella strain was used as an indicator strain S. entritidis strain. The indicator strains of the two species (diarrhea-producing E. coli, Salmonella strains) were inoculated into the LB liquid medium, cultured at 37 ° C in a shaking incubator at 200 rpm for 24 hours, and then added 1% to the LB agar medium, Agar medium was prepared. The prepared culture medium was punctured with a perforator using a perforator, and the antimicrobial activity against the indicator strains of each strain was evaluated by adding the culture medium of each selected strain. The culture of the selected strain was cultured for 24 hours at a temperature of 37 ° C using MRS broth for each of the selected strains, and the culture broth was prepared. To confirm the antimicrobial activity of the culture broth as well as the antimicrobial activity The culture solution prepared by adjusting the pH of the culture solution to 7.0 was also prepared, and 200 μl of the sterilization solution which had been sterilized with a 0.45 μm filter was added to the perforated medium containing the harmful microorganisms, followed by refrigerated storage at 4 ° C. for 12 hours to sufficiently spread the culture solution on the agar After that, the cells were cultured in a 37 ° C incubator for 12 hours to confirm the production of transparent rings.
항균활성 평가결과에 따라 지표균주인 이유자돈 설사증 유발 대장균 또는 살모넬라에 대한 항균활성을 나타내는 균주를 1차 후보 균주로 선별하였다. 대표적으로 선별한 균주인 GB-U 15, GB-U 17, GB 1-3 의 항균활성 평가 결과를 도 1 에 나타냈다.Based on the results of the antimicrobial activity evaluation, strains showing antimicrobial activity against the indicator strain, yeast pneumoniae-causing E. coli or Salmonella were selected as the first candidate strains. The results of antimicrobial activity evaluation of representative strains GB-U15, GB-U17 and GB-1-3 are shown in FIG.
항균활성이 있는 균주에 대해 API 50CHL 키트를 이용하여 생화학적 특성 평가를 실시하였으며, 그 결과는 다음과 같다.Biochemical characterization of strains with antimicrobial activity was carried out using API 50CHL kit. The results were as follows.
PI 50CHL 키트를 이용하여 균주의 생화학적 특성을 확인 한 후, 균주의 명확한 동정을 위해 선발 균주를 대상으로 16S rRNA 시퀀싱을 실시하였다. 균주 동정 결과는 다음과 같다.After confirming the biochemical characteristics of the strain using the PI 50CHL kit, 16S rRNA sequencing was performed on the selected strain for the identification of the strain. The results of strain identification are as follows.
선별한 균주 3 종에 대해 사료첨가제로서의 활용가능성을 타진하고자 pH 안정성을 조사했다. The pH stability was investigated in order to investigate the possibility of using three selected strains as feed additive.
pH 안정성을 확인하기 위하여 MRS 액체배지에 각 균주들을 접종하여 37℃에서 200 rpm으로 24시간 진탕 배양하여 배양액을 제조한 후 1N HCl 및 1N NaOH 를 이용하여 pH 3, 4, 6, 8 로 보정된 MRS 액체 배지에 각각의 균주 1% 를 접종하여 37℃ 에서 200 rpm으로 24시간 동안 배양한 후 생균수의 분석을 통해 pH 별 안정성을 확인 하였다. To confirm the pH stability, each strain was inoculated into MRS liquid medium and cultured at 37 ° C for 24 hours at 200 rpm for 24 hours. The culture was adjusted to
pH 안정성 평가 결과 선별 균주 3 종은 내산성 및 내담즙성에 안정적인 것을 확인하였다. As a result of evaluation of pH stability, three strains were found to be stable to acid resistance and bile resistance.
표 3 의 단위는 CFU/mL 이다. 이하 표에서도 균수에 대한 단위는 동일하다.The units in Table 3 are CFU / mL. In the following table, the units for the number of bacteria are the same.
균주의 열안정성도 평가하였다. 열안정성 평가는 MRS 액체배지에 각 균주들을 접종하여 37℃ 에서 200 rpm으로 24시간 진탕 배양하여 배양액을 제조한 후 MRS 액체 배지에 각각의 균주 배양액을 1% 접종하고 37℃에서 200 rpm으로 24시간 배양한 후, 60℃, 70℃, 80℃ 조건에서 5분, 10분간 열처리를 통해 생균수 감소정도를 확인하였다.The thermal stability of the strain was also evaluated. For the evaluation of the thermal stability, each strain was inoculated into the MRS liquid medium and cultured at 37 ° C. for 24 hours with shaking at 200 rpm. The culture broth was inoculated into the MRS liquid medium at a rate of 1% at 37 ° C. and 200 rpm for 24 hours After culturing, the degree of decrease in the number of viable cells was confirmed by heat treatment at 60 ° C, 70 ° C and 80 ° C for 5 minutes and 10 minutes.
내열성 안정성 평가 결과, 균주들 모두 70℃, 5분까지는 대체적으로 내열성에 안정적인 경향을 나타내었다.As a result of evaluation of heat stability, all of the strains showed a tendency to be stable to heat resistance generally at 70 ° C for up to 5 minutes.
선발 균주와 프리바이오틱의 조합에 따른 효과의 확인을 위해 선발 균주와 대장균의 균수 변화를 조사하였다. To investigate the effect of the combination of pre - and pre - biotics, we investigated the bacterial numbers of the selected strains and E. coli.
선발 균주 및 프리바이오틱 조합의 평가를 위하여 MRS 액체배지에 각 균주들을 접종하여 37℃에서 200 rpm으로 24시간 진탕 배양하여 배양액을 제조한 후 MRS 액체 배지에 각각 1% 의 후보균주 배양액 및 LB 액체배지에서 24시간동안 배양한 대장균 배양액을 첨가한 후 0.5%의 프리바이오틱을 혼합 접종하였다. 혼합 접종한 처리구를 37℃에서 200 rpm으로 24시간 동안 배양 후 유산균 및 대장균 균수 변화를 조사하였다. For the evaluation of the selection and prebiotic combination, each strain was inoculated into the MRS liquid medium and cultured at 37 ° C. for 24 hours with shaking at 200 rpm. After culturing, 1% of the candidate culture medium and LB liquid Escherichia coli cultured in the medium for 24 hours was added thereto, and 0.5% prebiotic was mixedly inoculated. After incubation at 37 ° C and 200 rpm for 24 hours, the changes of lactic acid bacteria and E. coli bacteria were investigated.
GB-U 15 균주와 락툴로스의 조합이 생장 평가 결과에서 가장 높은 유산균 생장 증가 비율을 나타내었고, 대장균의 억제 효과 역시 뛰어난 것을 확인하였다. The combination of GB-
표 5 중 ND 는 검출되지 않았음을 나타낸다.ND in Table 5 indicates that no ND was detected.
다른 균주에 대해서도 락툴로스가 효과적인지를 평가했다. 그러나 유산균 생산 증가 비율에 있어서는 특이하게도 GB-U 15 와 락툴로스의 조합이 가장 우수한 효과를 나타냈다.We evaluated the efficacy of lactulose for other strains. However, the combination of GB-
유산균 생장 증가 및 대장균 억제 효과를 나타내더라도 유산균 생장 증가의 경향이 높지 않은 경우는 초기 배양하는 과정에서 균 성장속도가 너무 느려 배양에 오랜 기일이 소요되어 대량생산 공정 등 실제 제품화 단계에서는 문제가 있을 수 있다. 즉 정확한 원인은 모르겠지만 GB-U 15 와 락툴로스의 조합만이 상호간에 시너지효과를 나타내, 유산균 생장 증가 속도도 우수하고, 대장균 억제 효과도 우수하여, 자돈 사료용 첨가제로 유통함에 있어서 효율적으로 단기간 내 대량생산이 가능한 등 실제 제품화를 함에 있어서 가장 적합했다.In the case that the tendency of increase of lactic acid bacteria growth is not high even if the lactic acid bacteria growth and the inhibition effect of Escherichia coli are shown, the growth rate of the bacteria is too slow in the initial culture, and it takes a long time to cultivate, have. In other words, although the exact cause is not known, only the combination of GB-
in vivo .효능 평가도 실시했다. 대장균을 공격접종하기 전에 신바이오틱을 미리 급여하지 않고 대장균 공격접종 후에 신바이오틱에 의한 대장균성 설사증 회복 효과를 쥐의 체중 변화를 통하여 조사하였다. In vivo. Efficacy was also assessed. The effects of synbiotics - induced diarrhea recovery after coliform challenge were investigated in rats without prior feeding of synbiotics before challenge with E. coli.
본 실험은 MRS 액체배지에 각 균주(GB-U 15, GB-U 17, GB 1-3)들을 접종하여 37℃에서 200 rpm으로 24시간 진탕 배양하여 배양액을 제조한 후 1X PBS (NaCl 8.0 g/L, KCl 0.2 g/L, Na2HPO4 1.42 g/L, KH2PO4 0.24 g/L, DW 1 L)에 락툴로스 0.5% 및 프로바이오틱 5.0×107 CFU/mL 이상)이 되도록 희석하여 신바이오틱을 제조하였다. 최종적으로 쥐에 경구 투여 시의 프로바이오틱의 균수는 5.0×106 CFU/mL 이상이 되도록 하였다. In this experiment, each strain (GB-
3 주령 BALB/cAnNTac를 대상으로 1 주 정도의 주변 환경에 대한 적응 기간을 둔 후 대조군(건강한 생쥐 그룹)과 실험군(대장균 공격접종 후 설사를 유발시킨 생쥐 그룹)에 항균활성을 가지는 유산균 배양물 및 락툴로스를 급여한 그룹 간의 신바이오틱에 의한 in vivo 회복 효능 평가를 수행하였다. 1일 차에 대장균을 공격접종하였고, 총 12일 동안 신바이오틱을 급여하면서 체중 변화 추이를 관찰하였다. 3 weeks old BALB / cAnNTac was infected with Lactobacillus cultures having antimicrobial activity in a control group (healthy mouse group) and an experimental group (a group of mice that caused diarrhea after challenge with E. coli) after about one week of adaptation to the surrounding environment The in vivo recovery efficacy of neurobiotics between groups fed lactulose was evaluated. On
실험 결과 1일 차에 대장균 공격접종으로 인한 체중 감소가 3일 차까지 나타났다. 3일 차부터 6일 차까지는 신바이오틱에 따른 회복 효능이 나타나는 시기이다. 6일 차 이후부터는 쥐의 자연회복 능력으로 인하여 신바이오틱 급여에 따른 회복 증가로 판단하기 어렵다. 따라서 대장균 공격접종 후 3일에서 6일 차까지의 쥐의 체중 변화 추이를 집중적으로 관찰하였다. GB 1-3 의 경우는 항균활성이 있었으나 정작 in vivo 실험결과에서는 GB 1-3 와 락툴로스를 급여한 쥐가 급여하지 않은 쥐와 비교하여 체중이 소폭 감소하는 것을 확인하였다. 그러나 GB-U 15 와 락툴로스를 급여한 쥐의 증체량은 신바이오틱의 급여 없이 대장균에 감염된 쥐에 비해 15.7 g (급여 6일 차 기준)의 체중 차이를 보이며 명확한 대장균성 설사증에 대한 회복 효과를 나타냈다. 이로써 항균활성이 있는 프로바이오틱이라 할지라도 실제 대장균성 설사증에 효과가 없을 수도 있으나, GB-U 15 와 락툴로스의 조합은 대장균성 설사증에 큰 회복 효과를 나타낸다는 것을 확인하였다.Experimental results showed that body weight loss due to inoculation of Escherichia coli on
접종 여부Whether
표 7 의 단위는 g 이다.The units in Table 7 are g.
추가로 MRS 액체배지에 각 균주(GB-U 15, GB-U 17, GB 1-3)들을 접종하여 37℃에서 200 rpm으로 24시간 진탕 배양하여 배양액을 제조한 후 1X PBS(NaCl 8.0 g/L, KCl 0.2 g/L, Na2HPO4 1.42 g/L, KH2PO4 0.24 g/L, DW 1 L)에 락툴로스 0.5% 및 프로바이오틱 5.0×107 CFU/mL 이상이 되도록 희석하여 신바이오틱을 제조하였다. 최종적으로 쥐에 경구 투여할 때 프로바이오틱의 균수는 5.0×106 CFU/mL 이상이 되도록 하였다. In addition, each strain (GB-U15, GB-U17, GB1-3) was inoculated into the MRS liquid medium and cultured at 37 ° C with shaking at 200 rpm for 24 hours. L, KCl 0.2 g / L, Na 2 HPO 4 1.42 g / L, KH 2 PO 4 0.24 g / L, DW 1 L) was diluted to 0.5% lactulose and 5.0 × 10 7 CFU / mL or higher To prepare a synbiotics. Finally, when the mice were orally administered, the number of probiotic bacteria was 5.0 × 10 6 CFU / mL or more.
3 주령 BALB/cAnNTac를 대상으로 1 주 정도의 주변 환경에 대한 적응 기간을 둔 후 대조군(건강한 생쥐 그룹)과 실험군(대장균 공격접종 후 설사를 유발시킨 생쥐 그룹에 항균활성을 가지는 유산균 배양물 및 lactulose를 급여한 그룹) 간의 신바이오틱에 의한 예방 및 회복 효능 평가를 수행하였다. After 3 weeks of age, BALB / cAnNTac was applied to the control group (healthy mice group) and experimental group (lactic acid bacteria cultured with antimicrobial activity and lactulose Were evaluated for prevention and recovery efficacy by synbiotics.
실험 결과는 다음과 같다.The experimental results are as follows.
본 실험 결과는 통계 프로그램인 SAS를 사용하여 통계 처리하였다. 대장균 접종 후 3일차 (22일)부터는 mouse 대부분의 체중이 감소하는 추세를 보였으나 대장균 접종 후 5일차 (24일)에는 다시 체중이 증가하기 시작하였으며, 대장균에 대한 회복이 시작되었다고 판단하여 각 그룹별로 상대체중이 가장 낮은 개체와 가장 높은 개체를 선별하여 안락사 후 부검하였다. 대장균 접종 5일차 (24일) 이후 실험이 종료되는 대장균 접종 후 12일차 (31일)까지 mouse 체중은 거의 변함없이 증가하는 것으로 보아 자연회복능력이 영향을 미치는 기간으로 판단하였다. in vivo 실험 중에는 mouse의 폐사는 유발되지 않았다. The results of this experiment were statistically analyzed using the statistical program SAS. From the third day (22 days) after the inoculation of Escherichia coli, most of the mice showed a tendency to decrease in body weight. On the 5th day (24th day) after the Escherichia coli inoculation, the body weight started to increase again. The subjects with the lowest relative weight and the highest individual were selected and euthanized after euthanasia. After the inoculation of Escherichia coli at the 5th day (24th day), the mouse body weight was almost constantly increased until the 12th day (31 days) after inoculation of Escherichia coli. in During the vivo experiment, mouse death was not induced.
실험 결과 GB-U 15 와 락툴로스를 급여한 쥐의 증체량이 신바이오틱의 급여 없이 대장균에 감염된 쥐에 비해 일일 체중 증체량이 유의적으로 개선되었다. Experimental results showed that the body weight gain of GB-
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락툴로스Lactulose
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분변지수도 평가하였고, 대장균 공격접종 후 신바이오틱을 급여한 처리군과 신바이오틱 급여 없이 대장균만을 공격접종 한 대조군간의 분변지수의 유의적인 차이는 없었다.Fecal index was also evaluated. There was no significant difference in fecal indices between treated group fed with synbiotics after challenge with E. coli and control group fed only with E. coli without attack.
신바이오틱 급여에 따른 소화기관(위 또는 장) 내부의 변화를 육안으로 관찰하기 위하여 부검을 실시하였다. 안락사는 경추탈구로 진행하였고, 부검 시 장기는 기도(식도)부터 항문까지 전 장기를 적출한 후 직장, 회장을 대략 0.5 ㎝씩 잘라서 각각 10% 포르말린에 고정하였다. 직장과 회장을 제외한 모든 부위는 각각 10% 포르말린에 고정하였다. 부검결과 GB-U 15 와 락툴로스 조합의 신바이오틱 급여에 따른 특별한 이상 징후는 관찰되지 않았다. An autopsy was performed to visually observe the changes in digestive organs (stomach or intestine) due to synbiotic treatment. Euthanasia proceeded with dislocation of cervical vertebrae. At autopsy, whole organs were extracted from airway (esophagus) to anus, and rectum and ileum were cut into approximately 0.5 ㎝ each and fixed to 10% formalin. All but the rectum and the ileum were fixed at 10% formalin. Autopsy revealed no abnormal signs associated with the synbiotic treatment of GB-
부검 후 적출한 회장과 직장을 10% 포르말린에 고정 후 각 그룹마다 2개를 무작위로 선별하여 AbionCRO에 조직검사도 실시하였다. 조직 검사 결과 대장균 공격접종 후 신바이오틱을 급여한 처치군과 신바이오틱의 급여 없이 대장균만을 공격접종 한 대조군의 염증 및 점막증식은 미약하였으며, 처치군과 대조군간의 염증 및 점막증식의 유의적인 차이는 관찰되지 않았다. 이로써 GB-U 15 와 락툴로스 조합의 신바이오틱에 의한 부작용은 없는 것으로 확인하였다. After the autopsy, the excised ileum and rectum were fixed in 10% formalin, and two were randomly selected for each group to perform a biopsy on AbionCRO. As a result of the biopsy, inflammation and mucosal proliferation of the treated group treated with the synbiotics and the control group treated with only the Escherichia coli without the synbiotics were weak, and the significant difference in the inflammation and mucosal proliferation between the treated group and the control group Were not observed. This confirms that there is no side effect due to synbiotics of GB-
GB-U 15 균주의 최적 성장을 위한 배지조성 조사를 위해 액상발효 및 고상발효 조건에서의 배지조성에 따른 균수변화를 조사하였다.In order to investigate the optimum culture conditions of GB-
액상배지조성은 일반적으로 많이 사용되고 있는 3가지 배지를 대상으로 진행하였으며, 고체발효 배지조성은 용이하게 구할 수 있는 원료를 대상으로 발효실험을 진행하여 최적 발효 배지조성을 선정하였다. Liquid medium composition was investigated in three commonly used media. Fermentation experiments were conducted on raw materials that can be easily obtained for solid fermentation medium composition, and optimum fermentation medium composition was selected.
그 결과 도 2 및 도 3 과 같이 종균 배양을 위한 액상발효용 배지 조성은 24시간 배양 시 L-2 조성이 가장 우수하였으며, 대량생산을 위한 고체발효용 배지는 S-1 의 대두박/소맥피/당밀 혼합배지가 균 성장 측면에서 우수한 결과를 확인하여 최적 생산용 배지로 선정하였다.As a result, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the composition of the liquid fermentation broth for seed culture was the best in the L-2 composition for 24 hours, and the solid fermentation broth for mass production was the soybean / The molasses mixed culture medium was selected as the optimum medium for the growth.
GB-U 15 와 락툴로스에 대해 사료 곡물을 대상으로 한 실험실 수준에서의 고체 발효 실험을 통해 단독 및 복합 발효에 따른 발효 특성을 평가하여 랩 스케일에서의 고체발효 조건을 확립하였다.Solid fermentation conditions at lab scale were evaluated by evaluating the fermentation characteristics of GB-
랩 스케일 조건에서는 고체발효용 종균은 MRS 액체배지에 GB-U 15 균주를 접종한 후 37℃ 진탕 배양기에서 200 rpm으로 24시간 배양을 한 것을 사용하였다. Under lab scale conditions, solid fermentation seedlings were inoculated with MRS broth in GB-
랩 스케일 고체발효 조건 확립을 위해 S-1 배지조성으로 초기 원료의 수분을 40%, 50%, 60%로 조정한 후 121℃에서 15분 동안 멸균한 후 상온에서 충분히 냉각 한 후 상기 배양종균을 1% (초기 균수 : 1.0×104 CFU/g) 접종하였다. 접종 후 발효 온도를 각각 30℃, 35℃, 40℃로 달리하여 48시간동안 발효하면서 균수 및 pH 변화를 조사하였다. 또한 고체발효 단계에서 프리바이오틱의 혼합발효를 통해 균 성장 정도 등 변화사항을 점검하기 위해 프리바이오틱을 1% 첨가하여 동일한 조건에서 발효를 진행하면서 균수 및 pH 변화를 같이 조사하였다. In order to establish the lab-scale solid fermentation condition, the water content of the initial raw material was adjusted to 40%, 50% and 60% by S-1 medium composition, sterilized at 121 ° C for 15 minutes, sufficiently cooled at room temperature, 1% (initial number of bacteria: 1.0 x 10 4 CFU / g). After inoculation, the fermentation temperature was changed to 30 ℃, 35 ℃ and 40 ℃, respectively. In addition, in order to check the changes such as the degree of growth of bacteria through the mixed fermentation of prebiotics in the solid fermentation stage, 1% of prebiotic was added and the fermentation was proceeded under the same conditions to investigate the number of bacteria and pH.
발효실험결과 균주의 최적 고체발효를 위한 발효 온도는 35℃, 초기 수분 함량은 60%에서 가장 높은 균수를 확인할 수 있었다. 초기 수분함량 50% 이상에서는 전반적으로 균 성장에 큰 문제가 없을 것으로 판단하였다. 또한 GB-U 15 에 대비하여 락툴로스를 첨가한 경우 고체발효에 의한 균 성장 효과를 추가로 확인하였다. 위의 결과를 바탕으로 최적 고체발효 조건은 초기 수분은 50~60%, 발효 온도는 35~36℃이었으며, 이를 토대로 파일롯 스케일 발효공정 확립 위한 기초자료로 활용하였다. The fermentation temperature was 35 ℃ and the initial moisture content was 60% for the optimum solid fermentation. At initial water content of more than 50% The addition of lactulose to GB-
+ lactuloseGB-
+ lactulose
최종 대량생산 공정 확립을 위한 파일롯 스케일 발효공정 확립은 3톤/batch 수준에서 진행하였으며, 고체발효의 특성상 발효 품질의 변이가 클 수 있어 추가 반복 실험을 5회 이상 진행하였다.Establishment of the pilot scale fermentation process for establishing the final mass production process was carried out at the level of 3 tons / batch and the variation of the fermentation quality due to the characteristics of solid fermentation was large,
GB-U 15와 락툴로스의 조합에 대해 랩 스케일 발효조건 확립결과를 토대로 파일롯 스케일 발효 공정 확립을 진행하였다. 총 3톤의 원료 배지를 이용하여 고체발효공정을 통해 초기 수분함량 50%, 발효 온도는 35℃로 총 36~40시간 동안 발효를 진행하면서 균수 및 pH 변화를 조사하였다. 그 결과 발효 18시간 째 1.02×109 CFU/g으로 109 CFU/g 이상의 균 성장을 확인하였으며 발효 36시간 까지 균수의 증가 추세를 확인하였다. 총 6 batch에 대한 발효실험결과 발효 24시간에서 36시간까지의 샘플에서 안정적으로 109 CFU/g 이상의 균수를 나타내는 것을 확인하였다. 최종 균수는 평균 1.78×109 CFU/g의 안정적인 결과를 확보함으로써 발효공정을 확립하였다.The pilot scale fermentation process was established based on the results of establishing lab scale fermentation conditions for the combination of GB-
GB-U15 와 락툴로스를 조합한 신바이오틱 제제의 이유자돈 in vivo 효능평가도 실시하였다. 생산성, 기립지연, 사료섭취지연, 분변지수 및 생존율에 미치는 영향을 확인하였다.GB-U15 and yiyujadon in vivo of new probiotic formulations that combines lactulose Efficacy was also assessed. Productivity, delay in standing, feeding delay, fecal index and survival rate.
3원교잡종 [(Landrace×Yorkshire)×Duroc] 이유자돈 50두를 공시하였고, 시험개시 시 체중은 5.33±0.60kg 이었으며, 사양시험은 4주 동안 실시하였다. 시험설계는 1) CON (기초사료); 2) CON + 0.05% 신바이오틱; 3) CON + 0.1% 신바이오틱; 4) CON + 0.1% 프로바이오틱; 5) CON + 0.05% 프리바이오틱; 5처리, 처리 당 2반복, 반복 당 5두씩 완전 임의배치하였다. 또한 2주차에 각 처리구별로 한 반복에는 PBS(phosphate buffered saline)를 다른 한 반복에는 E. coli (2 x 109CFU/ml)를 처리하였다. (Landrace × Yorkshire) × Duroc] Weighed 50 dogs were weighed and weighed 5.33 ± 0.60 kg at the start of the test. Specimens were tested for 4 weeks. The test design consists of 1) CON (basic feed); 2) CON + 0.05% synbiotics; 3) CON + 0.1% synbiotics; 4) CON + 0.1% probiotic; 5) CON + 0.05% prebiotic; 5 treatments, 2 replicates per treatment, and 5 replicates per replicate. In addition, PBS (phosphate buffered saline) was used for one repetition and E. coli (2 x 10 < 9 > CFU / ml).
사양시험은 단국대학교 시험농장에서 실시하였다. 시험사료는 NRC(2012) 요구량에 따라 배합한 옥수수-대두박 위주로 자유채식토록 하였으며, 물은 자동급수기를 이용하여 자유로이 먹을 수 있도록 조절하였다. The test was conducted at Dankook University test farm. The test diets were fed with corn-soybean meal based on NRC (2012) requirements, and water was freely fed using an automatic water dispenser.
대두박 및 소맥피 혼합 곡물배지에 락툴로스 50% 를 혼합하고 초기 수분함량을 50% 수준이 되게 물을 첨가 후 충분히 섞는다. 121℃에서 30분 동안 열처리 후 균 접종을 위하여 고체배지를 충분히 식힌 뒤, 1% 의 GB-U15 균주를 접종한다. 접종 후 35℃에서 35시간 발효하고 40℃ 열풍으로 건조하고 최종 분쇄하여 사양시험용 시제품을 제조하였다. 위 시험 샘플 중 프로바이오틱은 GB-U15, 프리바이오틱은 락툴로스이다. COM + 0.05% 신바오틱에서의 0.05% 의 의미는 대조구사료(CON)에 본 발명에 따른 신바이오틱 샘플(GB-U15 + 락툴로스)을 0.05% 첨가혼합한 처리구를 나타낸다. 나머지 샘플에서의 % 도 같은 의미이다.Mix 50% of lactulose in soybean meal and wheat mixed cereal medium, add water to 50% of initial water content and mix well. After heat treatment at 121 ° C for 30 minutes, the solid medium is sufficiently cooled for inoculation and then 1% of GB-U15 strain is inoculated. After inoculation, the mixture was fermented at 35 ° C for 35 hours, dried with hot air at 40 ° C and finally pulverized to prepare a prototype for the specification test. Among the above test samples, the probiotic is GB-U15 and the prebiotic is lactulose. 0.0 > 0.05% < / RTI > in COM + 0.05% Shinbarotics represents the treatment in which 0.05% of the synbiotic sample (GB-U15 + lactulose) according to the present invention is added to the control feed CON. The percentages in the remaining samples are equivalent.
증체량은 개시 시, 2주시 및 종료 시 (4주)에 처리구별로 체중을 측정하였다. 사료섭취량은 체중 측정 시 사료급여량에서 잔량을 제거하여 계산하였고, 사료효율은 사료섭취량을 증체량으로 나누어 산출하였다.Body weight was measured at initiation, at 2 weeks and at the end (4 weeks) by treatment. Feed intake was calculated by subtracting the remaining amount from the feed amount during body weight measurement. Feed efficiency was calculated by dividing the feed intake by the body weight gain.
E. coli는LB (Luria-Bertani) broth에 배양을 하였으며, 2주차에 각 처리구별로 한 반복에는 PBS를, 다른 한 반복에는 E. coli (2 x 109CFU/ml)를 각 5ml씩 구강투여하여 접종하였다. E. coli was cultured in LB (Luria-Bertani) broth, and PBS was added to each treatment for each treatment at the 2nd week, and E. coli (2 x 10 9 CFU / ml) Respectively.
모든 자료는 SAS (2013)의 General Linear Model procedure를 이용하여 첨가제에 따른 효능을 알아보고자 Duncan’s multiple range test (Duncan, 1955)로 처리하여 평균 간의 차이를 P<0.05에서 유의성을 검정하였다. All data were analyzed using Duncan's multiple range test (Duncan, 1955) to determine the efficacy of the additive using the General Linear Model procedure of SAS (2013).
이유자돈 사료 내 본 발명에 따른 신바이오틱 제제의 첨가가 이유자돈의 생산성에 미치는 영향 아래의 표에 나타내었다. 각 처리구 별 2 및 4주차에 이유자돈 체중 측정결과에서는 신바이오틱 제제 처리구인 TRT1 및 TRT2 처리구가 대조구 및 프로바이오틱 처리구인 TRT3, 프리바이오틱 처리구인 TRT4 처리구보다 높게 나타났다. 2주차 일당증체량에 있어 신바이오틱 제제 처리구인 TRT1 및 TRT2 처리구가 대조구보다 유의적으로 높게 나타났고(P<0.05), 사료효율에 있어서도 신바이오틱 처리구인 TRT1 및 TRT2 처리구가 대조구 및 프로바이오틱 처리구인 TRT3 처리구보다 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05). 4주차에서도 신바이오틱 처리구인 TRT1 및 TRT 2 처리구가 일당증체량에서 대조구 및 프로바이오틱 처리구인 TRT3 처리구 및 프리바이오틱 처리구인 TRT4 처리구보다 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05). 또한 사료효율에 있어서도 TRT1 처리구가 대조구보다 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05).The effect of the addition of the synbiotics according to the present invention on the productivity of weaned piglets is shown in the table below. On the 2nd and 4th weeks of each treatment, TRT1 and TRT2 treatments were higher in TRT1 and TRT2 treatments than in control and probiotics treatments. The TRT1 and TRT2 treatments were significantly higher (p <0.05) than the control treatments (p <0.05). Also, the TRT1 and TRT2 treatments were significantly higher than the control and probiotic treatments (P <0.05) than those of TRT3 treatment. The TRT1 and
결론적으로 전체 시험기간 동안 신바이오틱 제제의 처리구인 TRT1 및 TRT2 처리구에서 일당증체량 및 사료효율이 대조구에 비해 유의적으로 높게 확인되었으며 (P<0.05), 단순 프리바이오틱 또는 프로바이오틱 처리구에 비해서도 높게 확인되어 프리바이오틱 및 프로바이오틱의 형태로의 단일 제제의 급여보다는 복합된 형태인 신바이오틱 제제로의 급여가 이유자돈의 생산성 개선에 더 효과적임이 확인되었다.In conclusion, the body weight gain and feed efficiency of TRT1 and TRT2 treated with synbiotics were significantly higher than those of the control (P <0.05), and compared with simple prebiotic or probiotic treatments It has been confirmed that the benefit of a combined form of synbiotics, rather than a single formulation in the form of prebiotics and probiotics, is more effective in improving the productivity of the weaned piglets.
Claims (5)
Pediococcus acidilactici GB-U15 (accession number: KCCM11856P), which has antibacterial activity against E. coli and Salmonella,
11. A synbiotic composition comprising the strain of claim 1 and lactulose.
A feed additive for pigs comprising a synbiotic composition according to claim 2.
The process for producing a synbiotic composition according to claim 2, wherein the strain according to claim 1 and lactulose are mixed together in a soybean meal / wheat flour / molasses mixed medium to perform solid fermentation.
The method of claim 4, wherein the initial moisture content of the fermentation is 50% or more.
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