KR20200044366A - Novel Bacillus velezensis KD1 Strain having High Proteolysis Ability and Antimicrobial Activity - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 된장에서 분리한 단백질 분해능 및 항균 활성이 우수한 신규 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주에 관한 것이다.The present invention relates to a novel Bacillus belensis KD1 strain having excellent protein resolution and antibacterial activity isolated from miso.
우리나라의 전통 발효식품은 종균(스타터)을 첨가하지 않고 주원료에 부재료를 첨가, 혼합하여 원료나 공기 중에서 유입된 천연 미생물에 의한 자연발효 과정에 의해 제조되고 있다.Traditional fermented foods in Korea are manufactured by natural fermentation by natural microorganisms introduced from raw materials or air by adding and mixing subsidiary materials to main raw materials without adding seed germ (starter).
미생물 종균화 연구에 있어서, 일본에서는 자국의 술인 청주의 품질 개선을 위해 우수 효모를 선별하여 대량생산에 적합하고 활용성이 높은 효모 가공제품에 대한 연구 및 상용화가 진행 중에 있으며, 유효 발효 미생물의 선별 및 유전공학기법을 이용한 균주 개량으로 주질 향상과 국균의 게놈 정보를 발효 산업에 적용하는 연구를 수행 중에 있다. 또한, 세계 각국에서는 우수한 종균의 사용과 발효공학 기술의 접목으로, 품질 현대화 및 고급화를 통하여 세계 명주를 개발함으로써, 브랜드 상품(일본의 사케, 중국의 마호타이, 은양주, 유럽의 포도주, 드라이진, 남미의 럼, 데킬라, 보드카 등)으로 수출하고 있다.In the study of microbial spawning, in Japan, excellent yeast is selected to improve the quality of sake, a local sake, and research and commercialization of yeast processing products suitable for mass production and high utilization are in progress. And improving the strain by using genetic engineering techniques, and conducting research to apply the genome information of the bacteria to the fermentation industry. In addition, brand products (Japanese sake, Chinese mahotai, silver wine, European wine, dry gin, etc.) have been developed in the world through the use of excellent seed germination and fermentation technology to develop world-class sake through modernization and quality. , South America rum, tequila, vodka, etc.).
현재 국내 발효산업의 기술력은 현장을 바탕으로 한 경험위주의 노하우 축적이 대부분으로, 전문성을 갖춘 기술 개발 과정이 체계화되어 있지 않은 실정이며, 생물산업 소재의 신속한 산업화, 수출증대 등 경제가치 창출에 어려움을 겪는 경우가 많다. 우리나라는 아직 우수한 생물자원 및 종균 개발이 부족한 관계로 매년 고액의 로열티가 해외 생물자원의 사용 대가로 지불되고 있으며, 심지어 막걸리, 간장 및 식초와 같이 우리 고유의 발효식품 생산에 있어서도 종균 수입과 관련하여 해외에 막대한 비용을 지불하고 있다. 즉, 발효식품의 체계적인 연구개발과 관리가 미흡하여 대부분의 발효종균 및 식품소재를 수입에 의존하는 실정이다. 따라서, 전통 바이오 식품산업의 현대화를 통하여 우리의 식문화를 계승 및 발전시키는 의미와 토착 유전자원의 생물자원화를 통해 지역 및 국가기술 발전의 필요성이 제기되고 있다.Currently, the technology of the domestic fermentation industry is mostly accumulated experience-based know-how based on the field, and the technology development process with expertise is not systematized, and it is difficult to create economic value such as rapid industrialization of bio-industry materials and increase in exports. There are many cases. Due to the lack of excellent biological resources and seed development in Korea, a large amount of royalties are paid every year in exchange for the use of overseas biological resources, and even in the production of our own fermented foods such as rice wine, soy sauce and vinegar, They are paying huge fees abroad. In other words, the systematic research and development and management of fermented foods are insufficient, so most fermented seeds and food materials depend on imports. Therefore, the need to develop regional and national technologies has been raised through the modernization of the traditional bio food industry, the meaning of inheriting and developing our food culture, and the biorecycling of indigenous genetic resources.
이에, 본 발명자들은 항균활성 등이 우수하여 안전한 발효식품 제조에 이용할 수 있는 균주의 발굴에 대한 연구를 수행하여, 본 발명을 완성하였다.Thus, the present inventors have completed the present invention by conducting research on the discovery of strains that can be used for the production of a safe fermented food with excellent antibacterial activity and the like.
본 발명의 하나의 목적은 단백질 분해능 및 항균활성이 우수한 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) KD1 균주(기탁번호 KACC 92236P)를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a Bacillus velezensis KD1 strain (Accession Number KACC 92236P) having excellent protein resolution and antibacterial activity.
본 발명의 다른 목적은 바실러스 벨레젠시 KD1 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 균주 또는 배양액의 농축물 및 이들의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 식품 발효용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for fermentation of food comprising at least one selected from the group consisting of Bacillus belgency KD1 strain, cultures of the strains, concentrates of the strains or cultures, and dried products thereof.
본 발명의 또 다른 목적은 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 균주 또는 배양액의 농축물 및 이들의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 유효성분으로 포함하는 식품 위해 미생물 저해용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is a composition for inhibiting microorganisms for food, comprising at least one selected from the group consisting of Bacillus belensis KD1 strain, cultures of the strains, concentrates of the strains or cultures, and dried products thereof as an active ingredient. Is to provide
본 발명의 일 양상은 단백질 분해능 및 항균활성이 우수한 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) KD1 균주(기탁번호 KACC 92236P)를 제공한다.One aspect of the present invention provides a Bacillus velezensis KD1 strain (Accession Number KACC 92236P) having excellent protein resolution and antibacterial activity.
본 발명의 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) KD1 균주는 된장에서 분리한 것으로, 상기 KD1 균주를 국립농업과학원에 2018년 07월 06일자로 기탁하였다(미생물 수탁번호: KACC 92236P).The Bacillus velezensis KD1 strain of the present invention was isolated from miso, and the KD1 strain was deposited with the National Academy of Agricultural Science on July 06, 2018 (Microorganism Accession Number: KACC 92236P).
본 발명의 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주는 발효식품인 된장에서 분리하여 동정하였으며, 상기 균주의 게놈 DNA를 분석한 결과, 바실러스 벨레젠시스 속에 속하는 신규한 균주임을 확인하였다. Bacillus belensis KD1 strain of the present invention was identified by separating from fermented food miso, and as a result of analyzing the genomic DNA of the strain, it was confirmed that it is a new strain belonging to the genus Bacillus belensis.
본 발명의 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주를 배양하는 방법은 당업계에 알려진 통상의 방법을 이용할 수 있다.The method for culturing the Bacillus belensis KD1 strain of the present invention can use a conventional method known in the art.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 균주는 15 내지 55℃에서 생장하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 40 내지 45℃에서 생장하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the strain may be grown at 15 to 55 ° C, preferably at 40 to 45 ° C.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 균주는 pH4.5 내지 9.5에서 생장하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 pH6.0 내지 7.0에서 생장하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the strain may be grown at pH 4.5 to 9.5, preferably at pH 6.0 to 7.0.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 균주는 염도 0 내지 16%(w/v)에서 생장하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 0 내지 2%(w/v)에서 생장하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the strain may be grown at 0 to 16% salinity (w / v), and preferably at 0 to 2% (w / v).
본 발명의 다른 양상은 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) KD1 균주(기탁번호 KACC 92236P), 상기 균주의 배양물, 상기 균주 또는 배양액의 농축물 및 이들의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 식품 발효용 조성물을 제공한다.Another aspect of the present invention comprises at least one selected from the group consisting of Bacillus velezensis KD1 strain (Accession No. KACC 92236P), the culture of the strain, the concentrate of the strain or culture medium, and dried products thereof. Provided is a composition for food fermentation.
본 발명에서 사용되는 용어, "배양물"은 배지에서 일정 기간 동안 배양하여 수득한 균주, 그의 대사물 또는 여분의 영양분 등을 포함하는 배지를 말하며, 균주를 배양한 후 균주를 제거한 배양액을 포함한다.As used in the present invention, the term "culture" refers to a medium obtained by culturing for a period of time in a medium, a medium containing metabolites or extra nutrients, and the like, and includes a culture medium in which the strain is removed after culturing the strain. .
일 구체예에 따르면 본 발명의 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주의 배양물은 미생물 배양에 사용되는 배지 중에서 선택될 수 있으며, 당업자가 목적에 따라 용이하게 변경하여 사용할 수 있다.According to one embodiment, the culture of the Bacillus belensis KD1 strain of the present invention may be selected from a medium used for culturing microorganisms, and can be easily changed and used according to the purpose by those skilled in the art.
본 발명의 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주의 배양물은 상기 미생물 배양 배지에 본 발명의 균주를 접종하고, 당업계에 공지된 미생물 배양 방법(예를 들어, 정치배양, 교반배양)에 따라 제조할 수 있다.The culture of the Bacillus belensis KD1 strain of the present invention can be prepared by inoculating the microorganism culture medium with the strain of the present invention and according to a microorganism culture method known in the art (eg, static culture, stirred culture). have.
상기 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주 또는 배양액의 농축물 및 이들의 건조물은 당업계에 공지된 미생물 또는 배양액의 농축 또는 건조 방법에 따라 용이하게 제조될 수 있으며, 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주, 균주의 배양물, 균주 또는 배양액의 농축물 및 이들의 건조물은 식품 발효용 조성물에 1 내지 15중량%로 함유될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The Bacillus belensis KD1 strain or a concentrate of the culture medium and dried products thereof can be easily prepared according to a method of concentrating or drying a microorganism or culture medium known in the art, and a culture of the Bacillus belensis KD1 strain, strain , The concentrate of the strain or the culture medium and their dry matter may be contained in 1 to 15% by weight in the composition for food fermentation, but is not limited thereto.
본 발명의 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주를 종균으로 사용하여 제조한 발효식품의 종류는 장류로써, 메주, 한식된장, 된장, 조미된장, 고추장, 조미고추장, 춘장, 청국장, 혼합장, 한식간장, 양조간장 또는 혼합간장 등일 수 있고, 김치류 사용하는 주원료의 종류나 형태, 담그는 방법, 시기, 지방 등에 따라 그 종류가 다양하여 통배추, 김치, 깍뚜기, 동치미, 총각김치, 무우짠지, 보쌈김치, 석박지, 오이소배기, 오이지 등일 수 있으며, 젓갈류로는 멸치, 까나리, 조기, 황석어, 갈치, 밴댕이, 고등어, 꽁치, 가오리, 가자미, 넙치, 농어, 대구, 돔, 명태, 방어, 병어, 전어, 삼치, 임연수어, 쥐치, 민어, 숭어, 조개, 바지락, 홍합, 소라, 전복, 굴, 대합, 꼬막 또는 성게를 원료로 한 젓갈일 수 있으나, 바람직하게는 된장 또는 간장일 수 있다.The type of fermented food produced using the Bacillus belensis KD1 strain of the present invention as a seed germ is a jangjang, meju, Korean miso, miso, seasoned miso, red pepper paste, seasoned red pepper paste, chunjang, cheonggukjang, mixed soy sauce, brewed soy sauce, brewed It can be soy sauce or mixed soy sauce, and the types and types of main ingredients used in kimchi vary depending on the type, dipping method, time, fat, etc., and the whole cabbage, kimchi, kkakdugi, dongchimi, bachelor kimchi, radish salty, bosam kimchi, seokbakji, cucumber It can be exhaust, cucumber, etc., and salted fish can be anchovy, canary, early, yellowfish, shredded, bandit, mackerel, saury, stingray, flounder, flounder, sea bass, cod, dome, pollock, defence, bottlefish, trout, samchi, and salmon fish , Mullet, mullet, mullet, clam, clam, mussel, turban, abalone, oyster, clam, sea urchin or sea urchin may be used as raw materials, but may preferably be miso or soy sauce.
상기 식품 첨가용 조성물은 고형상 또는 액상 형태의 제형으로 제조될 수 있으며, 증량제를 첨가하여 가루분말의 형태로 이용하거나, 또는 이를 제형화하여 과립화시켜 제조될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The composition for adding food may be prepared in a solid or liquid form of a formulation, and may be prepared by adding a bulking agent to use in the form of a powdery powder, or by granulating it by formulating it.
상기 식품은 발효식품인 것이 바람직하며, 단백질 분해능 및 항균활성을 감소시키지 않는 범위 내에서, 당업계에서 발효식품에 통상적으로 사용하는 1종 이상의 식품 첨가제를 더 포함할 수 있다.The food is preferably a fermented food, and within a range that does not reduce protein resolution and antibacterial activity, may further include one or more food additives commonly used in fermented foods in the art.
본 발명의 또 다른 양상은 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) KD1 균주(기탁번호 KACC 92236P), 상기 균주의 배양물, 상기 균주 또는 배양액의 농축물 및 이들의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 유효성분으로 포함하는 식품 위해 미생물 저해용 조성물을 제공한다.Another aspect of the present invention is valid for one or more selected from the group consisting of Bacillus velezensis KD1 strain (Accession number KACC 92236P), the culture of the strain, the concentrate of the strain or culture medium, and dried products thereof. It provides a composition for inhibiting microorganisms for food containing ingredients.
본 발명에서 사용되는 용어, "식품 위해 미생물"은 식품 원료 또는 식품 자체에서 번식하여 사람에게 식중독을 유발하거나 식품의 부패 등을 유발하는 미생물을 말한다.The term used in the present invention, "food hazard microorganism" refers to a microorganism that reproduces in food raw materials or food itself and causes food poisoning or decay of food.
본 발명의 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주는 이와 같은 식품 위해 미생물에 대하여 우수한 항균활성을 나타내므로, 간장 및 된장 등의 발효식품 제조과정에 사용할 경우, 식품 위해 미생물의 번식을 억제할 수 있으므로, 안전하게 섭취할 수 있는 발효식품의 제조가 가능하다.Bacillus belensis KD1 strain of the present invention exhibits excellent antimicrobial activity against microorganisms such as food, so when used in the manufacturing process of fermented foods such as soy sauce and miso, it is possible to suppress the reproduction of microorganisms for food, so it is safely consumed. It is possible to manufacture fermented foods that can.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 식품 위해 미생물은 대장균(Escherichia coli), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus), 스태필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 리스테리아 모노사이토게네스(Listeria monocytogenes) 및 아스퍼질러스 플라버스(Aspergillus flavus)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.According to one embodiment of the invention, the food hazard microorganisms are Escherichia coli , Bacillus cereus , Staphylococcus aureus , Listeria monocytogenes and Asus It may be one or more selected from the group consisting of Aspergillus flavus .
된장에서 분리한 단백질 분해능 및 항균 활성이 우수한 신규 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주에 따르면, 단백질 분해능 및 항균활성이 우수하므로, 간장 및 된장 등 발효식품의 제조 과정에서 식품 위해 미생물의 발생 및 생장을 억제할 수 있으므로, 안전한 발효식품의 제조에 유용하게 활용할 수 있다.According to the new Bacillus belensis KD1 strain, which has excellent protein decomposition and antibacterial activity isolated from miso, it has excellent protein decomposition and antibacterial activity. As it can, it can be usefully used for the production of safe fermented foods.
도 1은 1차 선발된 9종 균주의 단백질 분해능 및 항균활성을 나타낸 사진이다((A) 단백질 분해능; (B) Escherichia coli O157:H7; (C) Bacillus cereus ATCC 27348: (D) Staphylococcus aureus KCTC 3881; (E) Aspergillus flavus subsp. flavus KACC 41809).
도 2는 1차 선발된 9종 균주의 전분질 분해능을 나타낸 사진이다.
도 3은 1차 선발된 9종 균주의 혈전용해능을 나타낸 사진이다.
도 4는 1차 선발된 9종 균주의 용혈현상을 나타낸 사진이다.
도 5는 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주(기탁번호 KACC 92236P)의 유전체 지도이다.
도 6은 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주의 게놈 DNA를 이용하여 분석한 계통도이다.
도 7은 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주의 글루코스 및 D-갈락튜론산 대사능을 나타낸 그래프이다.
도 8은 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주의 발효 물질대사경로를 나타낸 그림이다.
도 9는 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주의 우수한 항균 활성을 나타낸 사진이다.Figure 1 is a photograph showing the protein resolution and antibacterial activity of the first selected 9 strains ((A) protein resolution; (B) Escherichia coli O157: H7; (C) Bacillus cereus ATCC 27348: (D) Staphylococcus aureus KCTC 3881;. (E) Aspergillus flavus subsp flavus KACC 41809).
2 is a photograph showing the starch resolution of the first selected nine strains.
Figure 3 is a photograph showing the thrombolytic ability of the first selected nine strains.
Figure 4 is a photograph showing the hemolysis phenomenon of the first selected nine strains.
5 is a genome map of Bacillus belensis KD1 strain (Accession number KACC 92236P).
6 is a phylogenetic diagram analyzed using genomic DNA of Bacillus belensis KD1 strain.
7 is a graph showing glucose and D-galacturonic acid metabolism of Bacillus belensis KD1 strain.
8 is a diagram showing the fermentation metabolism pathway of the Bacillus belensis KD1 strain.
9 is a photograph showing excellent antibacterial activity of Bacillus belensis KD1 strain.
이하 본 발명을 하나 이상의 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through one or more embodiments. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
실시예 1. 단백질 분해능 및 항균활성능력 비교를 통한 1차 균주 선별Example 1. Selection of primary strain through comparison of protein resolution and antibacterial activity
1-1. 단백질 분해능 분석1-1. Protein resolution analysis
된장 샘플 3g을 PBS에 녹인 후, 7.5% NaCl와 1% 탈지유(skim milk)가 함유된 TSA(trypticase soy agar)배지에 도말하고, 37℃의 배양기에서 48시간 동안 배양한 다음, 군락 주변에 생긴 투명환의 크기에 따라 단백질 분해능을 측정하여 균주를 선별하였다.After dissolving 3 g of miso sample in PBS, it was spread on a TSA (trypticase soy agar) medium containing 7.5% NaCl and 1% skim milk, cultured in a 37 ° C incubator for 48 hours, and then formed around the colony. Strains were selected by measuring protein resolution according to the size of the transparent ring.
1-2. 항균활성 분석1-2. Antibacterial activity analysis
병원성균(Escherichia coli O157:H7(도 1B), Bacillus cereus ATCC 27348(도 1C), Staphylococcus aureus KCTC 3881(도 1D) 및 Aspergillus flavus subsp. flavus KACC 41809(도 1E))을 평면도말한 TSA 배지에, 실시예 1-1에서 선별한 균주의 전배양액 1㎕를 점적한 후, 37℃의 배양기에서 24시간 동안 배양한 다음, 군락 주변에 생긴 투명환의 크기에 따라 항균활성을 측정하여 균주를 선별하였다.Pathogen: the TSA media said a top view of (Escherichia coli O157 H7 (Fig. 1B), Bacillus cereus ATCC 27348 (Fig. 1C), Staphylococcus aureus KCTC 3881 (Fig. 1D), and Aspergillus flavus subsp flavus KACC 41809 (Fig. 1E).), After dropping 1 µl of the pre-culture solution of the strain selected in Example 1-1, incubating for 24 hours in an incubator at 37 ° C., and then selecting the strain by measuring the antibacterial activity according to the size of the transparent ring formed around the colony.
1-3. 1차 균주 선별1-3. Primary strain selection
1차 균주를 선별하기 위하여, 실시예 1-1 및 1-2를 수행하여 된장에 포함된 균주의 단백질 분해능 및 항균활성 능력을 비교하였다.In order to select the primary strain, Examples 1-1 and 1-2 were performed to compare the protein resolution and antibacterial activity of the strains contained in miso.
그 결과, 표 1과 같이, 단백질 분해능(도 1A, 투명환의 직경 > 1㎜) 및 항균활성(도 1B 내지 도 1E, 투명환의 직경 > 2㎜)이 우수한 9종의 균주를 선별하였다(도 1).As a result, as shown in Table 1, nine strains having excellent protein resolution (FIG. 1A, diameter of transparent ring> 1 mm) and antibacterial activity (FIGS. 1B to 1E, diameter of transparent ring> 2 mm) were selected (FIG. 1). ).
실시예 2. 기능성 시험 및 안정성 시험을 통한 최종 균주 선별Example 2. Final strain selection through functional test and stability test
2-1. 전분질 분해능(amylase activity) 분석2-1. Analysis of starch resolution (amylase activity)
실시예 1-3에서 선별한 9종의 균주의 각 배양액(OD=1) 1㎕를 1% 전분 고체배지(1% 수용성 전분(soluble starch), 0.2% 이스트 추출물(yeast extract), 0.1% K2HPO4, 0.15% MgSO4·7H2O, 1.5% agar, 7.5% NaCl)에 점적한 후, 37℃에서 24시간 동안 배양하였다. 배양한 후, 그람 요오드 용액(Gram's Iodine solution)을 고체배지에 처리하여 군락 주변에 생성되는 투명환의 유무를 관찰하여 전분질 분해능을 분석하였다.1 µl of each culture medium (OD = 1) of the nine strains selected in Examples 1-3 was 1% starch solid medium (1% soluble starch, 0.2% yeast extract, 0.1% K) 2 HPO 4 , 0.15% MgSO 4 · 7H 2 O, 1.5% agar, 7.5% NaCl), and incubated at 37 ° C. for 24 hours. After cultivation, starch resolution was analyzed by observing the presence or absence of a transparent ring formed around the colony by treating Gram's Iodine solution on a solid medium.
2-2. 혈전 용해능(fibrionolytic activity) 분석2-2. Analysis of fibronolytic activity
7%(w/v) NaCl이 함유된 TSB(trypticase soy broth) 배지에서 균주들을 24시간 동안 배양한 뒤, 세포-유리(cell-free) 배양상등액 10㎕를 피브린 플레이트(Fibrin plate)(0.5%(w/v) 저융점 아가로스(low melting agarose), 0.4%(w/v) 피브리노겐(fibrinogen)(0.01M PBS, pH7.4), 10 NIH U 트롬빈(thrombin))의 페이퍼 디스크(paper disk) 위에 점적하여 37℃에서 24시간 동안 반응시킨 다음, 디스크 주변의 투명환 생성유무로 혈전 용해능을 분석하였다.After culturing the strains in a trypticase soy broth (TSB) medium containing 7% (w / v) NaCl for 24 hours, 10 μl of cell-free culture supernatant was added to a fibrin plate (0.5%). (w / v) low melting agarose, 0.4% (w / v) fibrinogen (0.01M PBS, pH7.4), 10 NIH U thrombin paper disk ) After dripping and reacting at 37 ° C. for 24 hours, thrombolytic ability was analyzed with or without the formation of a transparent ring around the disc.
2-3. 용혈현상(hemolysis) 분석2-3. Hemolysis analysis
5% 양의 피(sheep blood, Thermo scientific, 미국)가 첨가된 TSA 배지에 균을 선조접종하여, 37℃에서 12시간 동안 배양한 뒤, 군락 주변에 생성되는 투명환의 존재유무로 용혈현상을 분석하였으며, B. cereus ATCC 27348을 양성대조군으로 사용하였다.After progenitor inoculation of the bacteria in TSA medium to which 5% amount of blood (sheep blood, Thermo scientific, USA) was added, incubation for 12 hours at 37 ° C., analysis of hemolysis was performed with or without the presence of a clear ring formed around the colony. B. cereus ATCC 27348 was used as a positive control.
2-4. 내독소(endotoxin) 분석2-4. Endotoxin analysis
내독소 생산 유전자(nheA, nheB, nheC, hblA, hblB, hblC, hblD, bceT, entFM, cytK 및 ces)를 표적으로 하는 프라이머를 사용하여 PCR을 진행함으로써 내독소 생성 유전자의 존재유무를 분석하였으며, B. cereus ATCC 27348을 양성대조군으로 사용하였다. PCR 조건 및 사용한 프라이머의 서열은 하기 표 2 및 3에 기재하였다.The presence or absence of the endotoxin generating gene was analyzed by performing PCR using primers targeting the endotoxin producing genes ( nheA, nheB, nheC, hblA, hblB, hblC, hblD, bceT, entFM, cytK, and ces ). B. cereus ATCC 27348 was used as a positive control. PCR conditions and sequences of the primers used are shown in Tables 2 and 3 below.
(denaturation)denaturalization
(denaturation)
(final extension)Last height
(final extension)
2-5. 항생제 내성(antibiotic susceptibility) 분석2-5. Antibiotic susceptibility analysis
TSB 배지에서 OD600=1이 되도록 배양한 균주들을 Top agar method를 이용하여 TSA 배지에 얇게 중층하고 배지를 30분간 고체화시켰다. 항생제가 함유된 필터-페이퍼 디스크(filter-paper discs)(6nm, GE Healthcare of Life Science, USA)를 배지 위에 올려놓고 37℃에서 24시간 배양하여 군락 주변의 투명환 생성유무를 관찰하였다. 항생제는 필터-페이퍼 디스크(filter-paper disc)마다 다음과 같은 농도로 사용하였다: 암피실린(ampicillin, 10mg), 폴리믹신 B(polymyxin B, 100U), 스트렙토마이신(streptomycin, 50mg), 페니실린 G(penicillin G, 20U), 젠타마이신(gentamicin, 30mg), 클로람페니콜(chloramphenicol, 100mg), 테트라사이클린(tetracycline, 30mg), 가나마이신(kanamycin, 30mg), 린코마이신(lincomycin, 15mg), 올레안도마이신(oleandomycin, 15mg), 카베니실린(carbenicillin, 100mg), 네오마이신(neomycin, 30mg) 및 노보바이오신(novobiocin, 5mg).Strains cultured to OD 600 = 1 in TSB medium were thinly layered on TSA medium using the Top agar method, and the medium was solidified for 30 minutes. Filter-paper discs containing antibiotics (6 nm, GE Healthcare of Life Science, USA) were placed on the medium and cultured at 37 ° C. for 24 hours to observe the presence or absence of transparent ring formation around the colony. Antibiotics were used at the following concentrations for each filter-paper disc: ampicillin (10 mg), polymyxin B (100 U), streptomycin (50 mg), penicillin G (penicillin) G, 20U), gentamicin (30 mg), chloramphenicol (100 mg), tetracycline (30 mg), kanamycin (30 mg), lincomycin (15 mg), oleandomycin (oleandomycin, 15mg), carbenicillin (100mg), neomycin (30mg) and novobiocin (5mg).
2-6. 최종 균주 선별2-6. Final strain selection
최종 균주 선별하기 위해, 실시예 2-1 및 2-2의 기능성 시험을 수행하여, 1차 선별된 균주의 전분질 분해능 및 혈전 용해능을 비교하였다. 또한, 실시예 2-3 내지 2-5의 안정성 시험을 수행하여, 1차 선별된 균주의 용혈현상, 내독소 생산 및 항생제 내성을 비교하였다.In order to select the final strain, the functional tests of Examples 2-1 and 2-2 were performed to compare the starch resolution and thrombus lysis capacity of the primary selected strain. In addition, the stability tests of Examples 2-3 to 2-5 were performed to compare hemolysis, endotoxin production, and antibiotic resistance of the primary selected strains.
기능성 시험 결과, 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, KD1, D2-3, D9-1, D12-2 및 D32-2 균주의 전분질 분해능이 우수함을 확인하였다. 또한, 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, KD1, D9-1 및 D32-2 균주의 혈전 용해능이 우수함을 확인하였다.As a result of the functional test, as can be seen in Figure 2, it was confirmed that the starch resolution of the KD1, D2-3, D9-1, D12-2 and D32-2 strains is excellent. In addition, as can be seen in Figure 3, it was confirmed that the thrombolytic ability of the KD1, D9-1 and D32-2 strains is excellent.
한편, 안정성 시험 결과, 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이 KD1, DSM7T, D9-1, D12-2 및 D32-2에서 투명환이 나타나지 않아 용혈현상이 유발되지 않음을 확인하였다. 또한, 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 9종의 균주 모두 PCR 밴드가 형성되지 않아 내독소를 생산하지 않음을 확인하였다.On the other hand, as a result of the stability test, as shown in FIG. 4, it was confirmed that hemolysis was not induced because transparent rings did not appear in KD1, DSM7 T , D9-1, D12-2, and D32-2. In addition, as can be seen in Table 4, it was confirmed that all nine strains do not produce endotoxin because PCR bands are not formed.
또한, 하기 표 5 내지 7에 나타난 바와 같이, KD1 및 DSM7T 균주가 모든 항생제에 대해 민감하다는 것을 확인하였다.In addition, as shown in Tables 5 to 7 below, it was confirmed that the KD1 and DSM7 T strains are sensitive to all antibiotics.
이와 같은 결과를 종합하여, 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주를 최종 균주로 선별하였다.By synthesizing these results, the Bacillus belensis KD1 strain was selected as the final strain.
실시예 4. 최종 선정 균주의 유전체 및 생물학적 특징 분석Example 4. Analysis of genomic and biological characteristics of the final selected strain
4-1. 최종 선정 균주의 유전적 특징 분석4-1. Analysis of genetic characteristics of the final selected strain
실시예 3에서 선별한 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주의 유전적 특징을 확인하기 위하여, 유전체 분석을 수행한 후 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주의 계통학적 특징을 분석하였다.In order to confirm the genetic characteristics of the Bacillus belensis KD1 strain selected in Example 3, the phylogenetic characteristics of the Bacillus belensis KD1 strain were analyzed after performing the genomic analysis.
구체적으로, 바실러스 벨레젠시스 KD1(기탁번호 KACC 92236P) 균주로부터 게놈 DNA를 추출하여 유전체 분석을 의뢰하였다. 분석된 바실러스 벨레젠시스 KD1 유전체와 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주와 계통학적으로 매우 가까운 균주들간의 Average nucleotide identity(ANI), in-silico DDH 분석을 통하여 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주의 계통학적 특성을 분석하였다.Specifically, genomic DNA was extracted from a strain of Bacillus belensis KD1 (Accession No. KACC 92236P) and commissioned for genomic analysis. Analysis of the phylogenetic properties of Bacillus belensis KD1 strain and the analysis of the average nucleotide identity (ANI) and in-silico DDH between Bacillus belensis KD1 genome and strains that are systematically very close to Bacillus belensis KD1 strain Did.
그 결과, 최종 선별된 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주의 유전체 지도는 도 5와 같음을 확인하였다. 또한, KD1 균주의 유전체를 활용한 계통수 분석 결과는 도 6과 같음을 확인하였다.As a result, it was confirmed that the genome map of the finally selected Bacillus belensis KD1 strain is the same as in FIG. 5. In addition, it was confirmed that the results of phylogenetic tree analysis using the genome of the KD1 strain are the same as in FIG. 6.
4-2. 최종 선정 균주의 생물학적 특징 분석4-2. Analysis of biological characteristics of the final selected strain
최종 선별된 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주의 생물학적 특징을 분석하기 위하여 TSA 배지에 KD1 균주를을 도말한 후 다양한 염, 온도, pH 및 혐기 조건에서의 성장 특징을 분석하였다. In order to analyze the biological characteristics of the finally selected Bacillus belensis KD1 strain, the KD1 strain was plated on TSA medium, and then growth characteristics at various salt, temperature, pH, and anaerobic conditions were analyzed.
구체적으로, D-갈락튜론산(D-galacturonate)을 당일 탄소원으로 사용한 M9 최소배지에 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주를 접종한 후 37℃에서 24시간 동안 배양하는 동안의 성장곡선을 작성하여 D-갈락튜론산 대사능을 분석하였다. 포도당을 당일 탄소원으로 사용한 M9 최소배지에서의 성장곡선을 양성대조군으로 사용하였다. Specifically, D-galacturonic acid (D-galacturonate) was inoculated into the M9 minimal medium using the same carbon source as Bacillus belensis KD1 strain, and then a growth curve during incubation at 37 ° C. for 24 hours was prepared to generate D-gal The metabolism of lacturonic acid was analyzed. The growth curve in the M9 minimal medium using glucose as the carbon source of the day was used as a positive control.
또한, TSB 배지에서 24시간 동안 배양한 KD1 균주를 사용하여 API 50CHB 분석에 의해 KD1 균주의 글루코스 대사능을 분석하였다. 추가적으로 실시예 4-1에서 분석한 유전체 정보를 기반으로 KD1 균주의 발효 물질대사경로를 분석하였다.In addition, glucose metabolism of the KD1 strain was analyzed by API 50CHB analysis using the KD1 strain cultured for 24 hours in TSB medium. Additionally, the fermentation metabolism pathway of the KD1 strain was analyzed based on the genomic information analyzed in Example 4-1.
그 결과, 바실러스 벨레젠시스 KD1 균주의 성장 특징은 표 8과 같음을 확인하였다.As a result, it was confirmed that the growth characteristics of the Bacillus belensis KD1 strain are shown in Table 8.
또한, 도 7에서 확인할 수 있는 바와 같이 KD1 균주는 글루코스 및 D-갈락튜론산 대사능을 나타낸다는 것을 확인하였다. 한편, KD1 균주의 발효 물질대사경로는 도 8과 같음을 확인하였다.In addition, as can be seen in Figure 7, it was confirmed that the KD1 strain shows glucose and D-galacturonic acid metabolism. On the other hand, it was confirmed that the fermentation metabolism pathway of the KD1 strain is the same as in FIG. 8.
실시예 5. KD1 균주의 우수한 항균활성 확인Example 5. Confirmation of excellent antibacterial activity of KD1 strain
바실러스 벨레젠시스 KD1 균주가 다른 바실러스 벨레젠시스 속 균주 대비 항균효과가 우수한지 여부를 확인하였다.It was confirmed whether the Bacillus belensis KD1 strain has better antibacterial effect than other Bacillus begensis strains.
구체적으로, 비교 균주로써, 바실러스 벨레젠시스 YJ11-1-4 균주를 사용하였고, 대조군으로는 바실러스 시아멘시스(Bacillus siamensis) D2-2를 사용하였으며, 병원성균으로 Bacillus cereus ATCC 27348(도 9A), Escherichia coli O157(도 9B), Staphylococcus aureus KCTC 3881(도 9C), Listeria Monocytogenes KCTC 13064(도 9D) 및 Aspergillus flavus subsp. flavus KACC 41809(도 9E)을 사용한 것을 제외하면, 실시예 1-2의 방법과 동일한 방법으로, 항균활성을 분석하였다.Specifically, as a comparative strain, Bacillus belensis YJ11-1-4 strain was used, and as a control, Bacillus siamensis D2-2 was used, and Bacillus cereus ATCC 27348 (Fig. 9A) as a pathogenic bacterium . , Escherichia coli O157 (FIG. 9B), Staphylococcus aureus KCTC 3881 (FIG. 9C), Listeria Monocytogenes KCTC 13064 (FIG. 9D) and Aspergillus flavus subsp. Antibacterial activity was analyzed in the same manner as in Example 1-2, except that flavus KACC 41809 (FIG. 9E) was used.
그 결과, 도 9에서 확인할 수 있는 바와 같이, KD1 균주의 투명환이 YJ11-1-4 균주의 투명환 대비 크게 형성되어, 동일한 바실러스 벨레젠시스 속 균주인 YJ11-1-4 균주보다도 KD1 균주의 항균활성이 우수함을 확인하였다.As a result, as can be seen in FIG. 9, the transparent ring of the KD1 strain is formed larger than the transparent ring of the YJ11-1-4 strain, and the antibacterial activity of the KD1 strain is higher than the strain of the same Bacillus begenesis strain, the YJ11-1-4 strain. It was confirmed that the activity was excellent.
실시예 6. KD1 균주를 사용한 간장 및 된장의 제조Example 6. Preparation of soy and miso using KD1 strain
선별한 대두를 물에 14시간 침지한 후 2시간 동안 탈수시키고 100℃에서 4시간 동안 증자하였다. 100℃에서 4시간 동안 증자한 콩(총 중량 5.69kg)에 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) KD1 균주를 1×106/g 농도로 접종한 후 메주 6덩이로 성형하였다. 성형한 메주는 15℃에서 90일 동안 발효시키고 11% 염 농도의 소금물 20ℓ에 담궈 20 내지 25℃에서 3개월 동안 숙성시킨 후, 소금물(간장)에서 메주(된장)를 분리하였다. 분리된 간장은 추가적으로 3개월 더 숙성시켰으며, 된장은 9개월을 더 숙성시켜 완성하였다.The selected soybeans were immersed in water for 14 hours, dehydrated for 2 hours, and then increased at 100 ° C for 4 hours. Bacillus velezensis KD1 strain was inoculated at 1 × 10 6 / g concentration in beans (total weight of 5.69 kg) increased for 4 hours at 100 ° C., and then molded into 6 loaves of meju. The molded meju was fermented at 15 ° C. for 90 days, immersed in 20 l of 11% salt concentration, aged at 20-25 ° C. for 3 months, and then the meju (soy sauce) was separated from the brine (soy sauce). The separated soy sauce was further aged by 3 months, and the miso was completed by further 9 months.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been focused on the embodiments. Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in terms of explanation, not limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent range should be interpreted as being included in the present invention.
Claims (7)
Bacillus velezensis KD1 strain having excellent protein resolution and antibacterial activity (Accession number KACC 92236P).
The strain of claim 1, wherein the strain is grown at 15 to 55 ° C.
The strain of claim 1, wherein the strain is grown at pH 4.5 to 9.5.
The strain of claim 1, wherein the strain is grown at 0 to 16% salinity (w / v).
Bacillus velezensis of claim 1 ( Bacillus velezensis ) KD1 strain (Accession No. KACC 92236P), for the fermentation of food products comprising at least one selected from the group consisting of a culture of the strain, the concentrate or a concentrate of the culture medium and dried products thereof Composition.
A Bacillus velezensis KD1 strain of claim 1 (Accession No. KACC 92236P), comprising at least one selected from the group consisting of cultures of the strains, concentrates of the strains or cultures, and dried products thereof as an active ingredient. Composition for the inhibition of food hazard microorganisms.
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