KR20230158695A - Method of producing B.clausii and alkaline protease by using solid-state fermentation and thereof feed additives - Google Patents

Method of producing B.clausii and alkaline protease by using solid-state fermentation and thereof feed additives Download PDF

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KR20230158695A KR1020220058124A KR20220058124A KR20230158695A KR 20230158695 A KR20230158695 A KR 20230158695A KR 1020220058124 A KR1020220058124 A KR 1020220058124A KR 20220058124 A KR20220058124 A KR 20220058124A KR 20230158695 A KR20230158695 A KR 20230158695A
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Abstract

본 발명은 고상발효를 이용한 B.clausii 및 알칼리성 단백질 분해효소의 생산 방법 및 이를 이용한 사료 첨가제에 관한 것으로, 본 발명에 따른 생산 방법은 고상 발효 방법을 이용하여 효소 및 생균을 동시 생산가능하고, 효소 활성 및 생균 생산량 모두가 우수한 최적의 조건을 제공하며, 대두박을 기질로 이용하여 경제성 있으면서도 영양학적으로 우수한 사료 첨가제를 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a production method of B.clausii and alkaline proteolytic enzymes using solid-state fermentation and a feed additive using the same. The production method according to the present invention enables simultaneous production of enzymes and live bacteria using a solid-state fermentation method, and enzymes It provides optimal conditions for both activity and production of viable bacteria, and has the effect of producing an economical and nutritionally excellent feed additive by using soybean meal as a substrate.

Description

고상발효를 이용한 B.clausii 및 알칼리성 단백질 분해효소의 생산 방법 및 이를 이용한 사료 첨가제{Method of producing B.clausii and alkaline protease by using solid-state fermentation and thereof feed additives}Method of producing B.clausii and alkaline protease by using solid-state fermentation and feed additives using the same {Method of producing B.clausii and alkaline protease by using solid-state fermentation and its feed additives}

본 발명은 고상발효를 이용한 B.clausii 및 알칼리성 단백질 분해효소의 대량 생산 방법 및 이를 이용한 사료 첨가제에 관한 것이다.The present invention relates to a method for mass production of B.clausii and alkaline proteolytic enzymes using solid-state fermentation and a feed additive using the same.

지난 수 십년 동안 항생제, 항균제 등이 가축의 생산성 증가를 위해 가축의 사료 첨가제로서 사용되어 왔다. 하지만, 무분별한 항생제 및 항균제의 남용으로 병원균 내성의 증가 또는 축산물에 잔류되는 문제 등의 심각한 부작용이 제기되고 있으며, 항생제와 같은 생체내 축적이나 내성 세균의 출현을 방지하면서 가축의 질병에 대한 저항성을 높이는 사료첨가제의 개발이 요구되고 있다.Over the past several decades, antibiotics, antibacterial agents, etc. have been used as livestock feed additives to increase livestock productivity. However, the indiscriminate misuse of antibiotics and antibacterial agents is causing serious side effects, such as increased pathogen resistance or residual problems in livestock products. It also increases resistance to diseases in livestock while preventing bioaccumulation of antibiotics or the emergence of resistant bacteria. The development of feed additives is required.

이에, 항생제 및 항균제를 대체할 수 있는 물질로서 생균제가 주목받고 있다. 생균제는 항생제의 반대의 어원적 의미를 갖는 것으로, 장내 미생물 균형을 개선함으로써 숙주 동물에게 유익한 작용을 유도할 수 있는 살아있는 미생물 첨가제이다. 또한, 생균제는 동물체내의 효소 분비 촉진, 불소화성 섬유소의 소화율 향상 및 항영양인자의 감소 등의 효과가 있을 뿐만 아니라 질병 예방 및 면역 조절의 효과를 가진다.Accordingly, probiotics are attracting attention as substances that can replace antibiotics and antibacterial agents. Probiotics, which have the opposite etymological meaning of antibiotics, are live microbial additives that can induce beneficial effects on host animals by improving the intestinal microbial balance. In addition, probiotics not only have effects such as promoting enzyme secretion in the animal body, improving the digestibility of fluorinated fiber, and reducing anti-nutritional factors, but also have the effect of preventing diseases and regulating immunity.

현재 생균제로 사용되고 있는 미생물로는 유산균, 고초균, 바실러스, 효모 등이 있으나, 그 중에서도 특히 바실러스 클라우지(Bacillus clausii)를 포함하는 바실러스 속 균주가 다른 미생물과 구별되는 장점이 많이 있다. 예를 들어, 포자를 형성하기 때문에 강한 위산에 대한 내산성을 가져 장에 도달할 때까지 활성을 유지할 수 있으며, 넓은 항균 범위와 다양한 구조를 가지는 박테리오신이나 BLS(bacteriocin-like substance s)를 생산한다. 또한, 바실러스 균주들이 생산하는 중요한 산물인 프로테아제, 아밀라아제, 셀룰라아제, 글루카나아제 (glucanases, 글루칸 소화효소) 등은 산업계에서 필요로 하는 효소의 공급원이며, 특히 가축 사료에 첨가하는 경우 사료효율 개선, 악취발생 억제 등의 효과를 발휘할 수 있다. Microorganisms currently used as probiotics include lactic acid bacteria, Bacillus subtilis, Bacillus, and yeast, but among them, strains of the genus Bacillus, including Bacillus clausii, have many advantages that distinguish them from other microorganisms. For example, because it forms spores, it has acid resistance to strong stomach acid and can maintain its activity until it reaches the intestines, and it produces bacteriocins or BLS (bacteriocin-like substances) with a wide antibacterial spectrum and various structures. In addition, the important products produced by Bacillus strains, such as protease, amylase, cellulase, and glucanase (glucan digestive enzyme), are sources of enzymes needed in industry, and especially when added to livestock feed, they improve feed efficiency and reduce odor. It can exert effects such as suppressing outbreaks.

특히, 바실러스 클라우지(Bacillus clausii)는 가축의 사료에 첨가할 수 있는 생균제 후보물질로서 많은 장점이 있다. 바실러스 클라우지가 설사의 예방 및 치료 효과가 탁월하다는 것은 다양한 연구를 통해 증명된 바 있고(Sudha MR et al (2013) Beneficial Microbes 4: 211-216; Nista et al (2004) Aliment Pharmacol Ther 20: 1181-1188; Keya L et al. (2015) IOSR Journal of Dental and Medical Sciences 14(5): 74-76; Jayanthi N et al (2015) J Yoga Phys Ther 5(4): 1.), IFN-γ의 생산을 증가시키고, CD4 + T 세포의 증식을 유도하여 면역 조절 활성이 탁월하다고 알려져있다(Urdaci et al., J Clin Gastroenterol vol.38, 2004). 따라서, 항생제 및 항균제를 대체할 수 있는 물질로서 바실러스 클라우지를 생균제로 이용시, 가축의 생산성을 증가시킬 뿐만 아니라 질병 예방 및 면역 조절의 효과까지 가질 수 있을 것이다.In particular, Bacillus clausii has many advantages as a probiotic candidate that can be added to livestock feed. It has been proven through various studies that Bacillus claugi is excellent for preventing and treating diarrhea (Sudha MR et al (2013) Beneficial Microbes 4: 211-216; Nista et al (2004) Aliment Pharmacol Ther 20: 1181- 1188; Keya L et al. (2015) IOSR Journal of Dental and Medical Sciences 14(5): 74-76; Jayanthi N et al (2015) J Yoga Phys Ther 5(4): 1.), of IFN-γ It is known to have excellent immunomodulatory activity by increasing production and inducing proliferation of CD4 + T cells (Urdaci et al., J Clin Gastroenterol vol.38, 2004). Therefore, when Bacillus claugi is used as a probiotic as a substitute for antibiotics and antibacterial agents, it will not only increase the productivity of livestock but also have the effect of disease prevention and immune regulation.

한편, 고상발효법(SSF, Solid State Fermentation)은 전통발효식품이나 사료첨가제 등의 제조에 사용되는 공법으로서, 상대적으로 설비가 저렴하고 특별한 장비 없이도 발효제품의 효율적인 대량생산이 용이하므로, 발효 산업 현장에서 선호되고 있다. 또한, 고상발효 시, 비교적 저렴한 기질을 활용할 수 있으며, 발효 과정에서 미생물에 의해 가수분해된 기질을 고품질 및 고부가가치 사료 원료로 사용 가능하다. 또한, 고상발효 시 사용하는 수분량이 적기 때문에 액상발효에 비해 건조 공정이 간편하여 생균수 보전에 유리하며 완제품의 회수가 쉬우며, 에너지 사용량 및 폐수 생성량이 적어 환경적으로도 더 유리한 발효 방법이다.Meanwhile, solid state fermentation (SSF) is a method used to manufacture traditional fermented foods and feed additives. It is relatively inexpensive and easy to efficiently mass-produce fermented products without special equipment, so it is widely used in the fermentation industry. It is preferred. In addition, during solid-state fermentation, relatively inexpensive substrates can be used, and substrates hydrolyzed by microorganisms during the fermentation process can be used as high-quality and high-value feed raw materials. In addition, because the amount of moisture used during solid-state fermentation is small, the drying process is simpler compared to liquid fermentation, which is advantageous for preserving the number of viable bacteria, making recovery of finished products easy, and is a fermentation method that is environmentally more advantageous due to less energy usage and wastewater generation.

또한, 액상발효법은 효소 및 생균 모두 생산이 가능할 수 있지만, 액상발효는 발효 방법에 따라 생균은 거의 생산되지 않을 수 있다. 따라서, 고상발효 방법으로 생균과 효소 모두 생산이 가능할 수 있도록 개발하는 것이 필요하며, 특히 최종 산물의 생균수 증가에 초점을 둔 고상발효법이 필요한 시점이다.In addition, the liquid fermentation method may be capable of producing both enzymes and live bacteria, but liquid fermentation may rarely produce live bacteria depending on the fermentation method. Therefore, it is necessary to develop a solid-state fermentation method that can produce both viable bacteria and enzymes, and in particular, a solid-state fermentation method that focuses on increasing the number of viable bacteria in the final product is needed.

생균 및 효소 생산을 위해 고상발효법을 사용한 종래의 기술로는, 대한민국 등록특허공보 제 10-1073986 호 (신규 바실러스 서브틸리스 균주 및 이를 이용한 야자과 종자박의 고상 발효방법)에서 바실러스 서브틸리스 균주를 야자과 종자박을 이용하여 고상 발효방법으로 생산하는 방법을 개시하고 있고, 대한민국 등록특허공보 제 10-0645284 호 (신규한 바실러스 서브틸리스 GR-101와 아스퍼질러스오리재 GB-107를 이용한 고체발효기법을 이용한 효소생성능 강화 고체발효 대두단백질 가공 방법 및 그 용도)에서는 대두박을 이용한 고체 발효기법으로 효소 생성능이 강화된 가공방법을 개시하고 있으나, 바실러스 클라우지 및 바실러스 클라우지 유래 단백질 분해효소를 동시 대량 생산하는 방법에 대해 기재하고 있는 문헌은 없었다.As a conventional technology using solid-state fermentation for the production of live bacteria and enzymes, the Bacillus subtilis strain is described in Korean Patent Publication No. 10-1073986 (New Bacillus subtilis strain and solid-state fermentation method of palm fruit seed meal using the same). A method of producing by solid-state fermentation using palm fruit seed meal is disclosed, and Republic of Korea Patent Publication No. 10-0645284 (solid-state fermentation using novel Bacillus subtilis GR-101 and Aspergillus oryzae GB-107) (Method for processing enzyme production ability using enhanced solid-state fermentation soy protein and its uses) discloses a processing method with enhanced enzyme production ability using a solid-state fermentation technique using soybean meal, but simultaneously produces large amounts of proteolytic enzymes derived from Bacillus claugi There was no literature describing the production method.

이에, 본 발명자들은 바실러스 클라우지 및 바실러스 클라우지 유래 단백질 분해효소를 동시 대량 생산하는 방법을 연구하던 중, 대두박을 기질로 이용하여 고상발효시 바실러스 클라우지 생균 활성 및 바실러스 클라우지 유래 단백질 분해효소 활성이 증가하는 최적의 생산 방법을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Accordingly, while researching a method for simultaneous mass production of Bacillus claugi and Bacillus claugi-derived proteolytic enzymes, the present inventors discovered the Bacillus claugi probiotic activity and Bacillus claugi-derived proteolytic enzyme activity during solid-state fermentation using soybean meal as a substrate. By discovering the optimal production method for this increase, the present invention was completed.

본 발명의 목적은 고상발효를 이용하여 생균 및 효소의 대량 생산 방법을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a method for mass production of live bacteria and enzymes using solid-state fermentation.

본 발명의 또 다른 목적은 상기의 방법으로 생상된 생균 및 효소를 포함하는 고상발효산물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a solid-state fermentation product containing live bacteria and enzymes produced by the above method.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 고상발효산물을 포함하는 사료 첨가제를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a feed additive containing the solid fermentation product.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 고상발효산물을 포함하는 악취 저감제를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an odor reducing agent containing the solid fermentation product.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은,In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is,

a) 대두박 50 g을 121℃에서 15분간 멸균하여 멸균 대두박을 얻는 단계;a) sterilizing 50 g of soybean meal at 121°C for 15 minutes to obtain sterilized soybean meal;

b) 상기 멸균 대두박을 상온에서 식힌 후, 멸균한 탄산 나트륨 수용액을 첨가하여, 초기 수분 함량이 대두박 중량의 60 내지 80 %인 대두박 현탁액을 얻는 단계;b) cooling the sterilized soybean meal at room temperature and then adding a sterilized aqueous sodium carbonate solution to obtain a soybean meal suspension with an initial moisture content of 60 to 80% of the weight of the soybean meal;

c) 상기 대두박 현탁액에 TSB(Tryptic soy broth)에서 24시간 배양한 바실러스 클라우지(Bacillus clausii) 종균 배양 500μl를 접종하여, 접종한 대두박을 얻는 단계; 및c) inoculating the soybean meal suspension with 500 μl of Bacillus clausii seed culture cultured in TSB (Tryptic soy broth) for 24 hours to obtain inoculated soybean meal; and

d) 상기 접종한 대두박을 37℃에서 36 내지 60시간 동안 쉐이킹 인큐베이터(shaking incubator)에서 고상발효하는 단계;를 포함하는 생균 및 효소 대량 생산 방법을 제공하는 것이다.d) solid-state fermentation of the inoculated soybean meal in a shaking incubator at 37°C for 36 to 60 hours.

본 발명은 효소 생산만 가능한 액상 발효 방법이 아닌, 고상 발효 방법을 통하여 효소 및 생균을 동시 생산가능하고, 효소 활성 및 생균 생산량 모두가 우수한 최적의 제조방법을 제공하며, 대두박을 기질로 이용하여 경제성 있으면서도 영양학적으로 우수한 사료 첨가제를 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention provides an optimal manufacturing method that enables simultaneous production of enzymes and live bacteria through a solid-state fermentation method, rather than a liquid fermentation method that only allows enzyme production, and is excellent in both enzyme activity and live bacteria production, and is economical by using soybean meal as a substrate. However, it is effective in producing nutritionally excellent feed additives.

도 1은 8 종의 기질(대두박, 슈가코트박, 주정박, 과자박, 대두피, 소맥픽, 단백피, 및 왕겨)의 상대효소활성(막대 그래프) 및 생균수(점 그래프)를 나타낸 것이다.
도 2은 8 종의 기질(대두박, 슈가코트박, 주정박, 과자박, 대두피, 소맥픽, 단백피, 및 왕겨)의 시간별(24시간, 48시간, 및 72시간) 상대효소활성을 나타낸 것이다.
도 3은 탄산 나트륨의 농도에 따른 상대효소활성(막대 그래프) 및 생균수(점 그래프)를 나타낸 것이다.
도 4는 초기 수분함량에 따른 상대효소활성(막대 그래프) 및 생균수(점 그래프)를 나타낸 것이다.
Figure 1 shows the relative enzyme activity (bar graph) and viable cell count (dot graph) of eight types of substrates (soybean meal, sugar coat meal, ethanol meal, confectionery meal, soybean hull, wheat pick, protein hull, and rice hull). .
Figure 2 shows the relative enzyme activity of eight types of substrates (soybean meal, sugar coat meal, ethanol meal, confectionery meal, soybean hull, wheat pick, protein hull, and rice husk) by time (24 hours, 48 hours, and 72 hours). will be.
Figure 3 shows the relative enzyme activity (bar graph) and viable cell count (dot graph) according to the concentration of sodium carbonate.
Figure 4 shows relative enzyme activity (bar graph) and viable cell count (dot graph) according to initial moisture content.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 측면은,One aspect of the present invention is,

a) 대두박 50 g을 121℃에서 15분간 멸균하여 멸균 대두박을 얻는 단계;a) sterilizing 50 g of soybean meal at 121°C for 15 minutes to obtain sterilized soybean meal;

b) 상기 멸균 대두박을 상온에서 식힌 후, 멸균한 탄산 나트륨 수용액을 첨가하여, 초기 수분 함량이 대두박 중량의 60 내지 80 %인 대두박 현탁액을 얻는 단계;b) cooling the sterilized soybean meal at room temperature and then adding a sterilized aqueous sodium carbonate solution to obtain a soybean meal suspension with an initial moisture content of 60 to 80% of the weight of the soybean meal;

c) 상기 대두박 현탁액에 TSB(Tryptic soy broth)에서 24시간 배양한 바실러스 클라우지(Bacillus clausii) 종균 배양 500μl를 접종하여, 접종한 대두박을 얻는 단계; 및c) inoculating the soybean meal suspension with 500 μl of Bacillus clausii seed culture cultured in TSB (Tryptic soy broth) for 24 hours to obtain inoculated soybean meal; and

d) 상기 접종한 대두박을 37℃에서 36 내지 60시간 동안 쉐이킹 인큐베이터(shaking incubator)에서 고상발효하는 단계;를 포함하는 생균 및 효소 대량 생산 방법을 제공하는 것이다.d) solid-state fermentation of the inoculated soybean meal in a shaking incubator at 37°C for 36 to 60 hours.

상기의 생산 방법으로 제조된 생균은 바실러스 클라우지(수탁번호 KCTC 10277BP, 대한민국 등록특허공보 제10-0465852호)이다. 상기 바실러스 클라우지는 서해 연안 갯벌로부터 분리한 단백질 분해효소를 생산하는 균주로 알려진 생균이다.The live bacteria produced by the above production method are Bacillus claugi (Accession number KCTC 10277BP, Republic of Korea Patent Publication No. 10-0465852). The Bacillus claugi is a live bacterium known as a proteolytic enzyme-producing strain isolated from the mudflats of the West Sea.

상기 효소는 바실러스 클라우지(수탁번호 KCTC 10277BP) 유래의 알칼리성 단백질 분해효소(alkaline protease)이다. 상기 바실러스 클라우지 유래 단백질 분해효소는 높은 pH, 계면활성제, 산화제, 유기용매 및 중금속 등의 다양한 물리 화학적 조건하에서도 활성을 유지하는 안정한 효소이다(대한민국 등록특허공보 제10-0465852호).The enzyme is an alkaline protease derived from Bacillus claugi (accession number KCTC 10277BP). The proteolytic enzyme derived from Bacillus claugi is a stable enzyme that maintains activity even under various physical and chemical conditions such as high pH, surfactants, oxidants, organic solvents, and heavy metals (Korean Patent Registration No. 10-0465852).

상기 단계 a)는 대두박 50 g을 121℃에서 15분간 멸균하여 멸균 대두박을 얻는 단계이다. Step a) is a step of obtaining sterilized soybean meal by sterilizing 50 g of soybean meal at 121°C for 15 minutes.

상기 대두박은 일반적으로 콩을 분쇄하여 기름을 추출하고 남은 부산물로, 액상발효에 일반적으로 사용되는 SBM(soy bean meal, 탈지대두분) 또는 SPC(soy protein concentrate, 농축대두단백질)와 달리 저가 기질이며, 영양학적으로 우수하여 사료 활용에 유리하다. 구체적인 대두박의 구성성분은 건조 중량을 기준으로 단백질 55~56%, 가용성 탄수화물 13~14%, 불용성 탄수화물 21~22%, 회분 4~6%, 지방 1% 내외로 구성되어 있다 (한인규, 사료가공학, 선진문화사, pp 67~107, 1998년). 다만, 대두박의 성분 중 하나인 스타치오스와 라피노스는 알파-갈락토실(α-galactosyl) 결합으로 이루어져 있어 알파-갈락토시다제(α-galactosidase) 효소를 갖지 않은 동물의 경우 이들을 소화하는 능력이 떨어질 수 있다(한국수산학회지 33, pp 469-474). 따라서, 대두박을 사료 첨가용 물질로 사용하기 위해서는 미생물 발효기술 등을 이용할 필요가 있다.The soybean meal is generally a by-product remaining after pulverizing soybeans to extract oil, and unlike SBM (soy bean meal, defatted soybean meal) or SPC (soy protein concentrate), which are commonly used in liquid fermentation, it is a low-cost substrate. , It is nutritionally excellent and is advantageous for use as feed. The specific components of soybean meal are 55-56% protein, 13-14% soluble carbohydrate, 21-22% insoluble carbohydrate, 4-6% ash, and about 1% fat based on dry weight (In-gyu Han, Feed Engineering, Advanced Cultural History, pp 67-107, 1998). However, stachyose and raffinose, which are components of soybean meal, are composed of alpha-galactosyl bonds, so animals without alpha-galactosidase enzyme have no ability to digest them. It may fall (Journal of the Korean Fisheries Society 33, pp 469-474). Therefore, in order to use soybean meal as a feed additive, it is necessary to use microbial fermentation technology.

상기 단계 b)는 상기 멸균 대두박을 상온에서 식힌 후, 멸균한 탄산 나트륨 수용액을 첨가하여, 초기 수분 함량이 대두박 중량의 60 내지 80 %인 대두박 현탁액을 얻는 단계이다. Step b) is a step of cooling the sterilized soybean meal at room temperature and then adding a sterilized aqueous sodium carbonate solution to obtain a soybean meal suspension with an initial moisture content of 60 to 80% of the weight of the soybean meal.

상기 단계 b)의 탄산 나트륨(sodium carbonate) 수용액에서 탄산 나트륨의 함량은 대두박 중량의 0.5 내지 2.0 %이다. 바람직하게 탄산 나트륨의 함량은 대두박 중량의 0.5 내지 1.5 %이고, 더욱 바람직하게는 대두박 중량의 1.0 %이다. 대두박 중량의 1.0 %의 탄산 나트륨을 함유하는 대두박 현탁액의 pH는 7.3이다. 상기 탄산 나트륨의 함량이 0.5 %이하인 경우, 발효가 진행되지 않고, 탄산 나트륨의 함량이 2% 이상인 경우, 상대 효소 생산량(relative enzyme activity) 또는 생균 생산량이 감소할 수 있다. The content of sodium carbonate in the sodium carbonate aqueous solution in step b) is 0.5 to 2.0% of the weight of soybean meal. Preferably, the content of sodium carbonate is 0.5 to 1.5% of the weight of soybean meal, and more preferably 1.0% of the weight of soybean meal. The pH of a soybean meal suspension containing 1.0% sodium carbonate by weight of soybean meal is 7.3. If the sodium carbonate content is 0.5% or less, fermentation does not proceed, and if the sodium carbonate content is 2% or more, relative enzyme activity or viable cell production may decrease.

상기 대두박 현탁액의 초기 수분 함량은 대두박 중량의 60 내지 80 %이고, 바람직하게는 65 내지 75 %이고, 더욱 바람직하게는 70 %이다. 초기 수분 함량이 대두박 중량의 60 %이하이거나, 또는 80 %이상이면, 상대 효소생산량 또는 생균 생산량이 감소할 수 있다. The initial moisture content of the soybean meal suspension is 60 to 80%, preferably 65 to 75%, and more preferably 70% of the soybean meal weight. If the initial moisture content is less than 60% of the weight of soybean meal, or more than 80%, the relative enzyme production or viable cell production may decrease.

상기 단계 c)는 상기 단계 b)의 대두박 현탁액에 TSB(Tryptic soy broth)에서 24시간 배양한 바실러스 클라우지(Bacillus clausii) 종균 500μl를 접종하는 단계이다. Step c) is a step of inoculating the soybean meal suspension of step b) with 500 μl of Bacillus clausii spawn cultured in TSB (Tryptic soy broth) for 24 hours.

상기 단계 d)는 상기 바실러스 클라우지 종균을 접종한 대두박을 37℃에서 36 내지 60시간 동안 쉐이킹 인큐베이터(shaking incubator)에서 고상발효하는 단계이다. 바람직하게 상기 고상발효는 42 내지 56 시간 동안 고상발효하는 것이고, 더욱 바람직하게는 48시간 동안 쉐이킹 인큐베이터(shaking incubator)에서 하는 것이다. 상기 고상발효 시간인 36 시간 이하이거나, 또는 60 시간 이상이면, 상대 효소생산량 또는 생균 생산량이 감소할 수 있다. Step d) is a step of solid-state fermentation of soybean meal inoculated with the Bacillus claugi spawn in a shaking incubator at 37°C for 36 to 60 hours. Preferably, the solid-state fermentation is carried out for 42 to 56 hours, and more preferably, it is carried out in a shaking incubator for 48 hours. If the solid-state fermentation time is less than 36 hours or more than 60 hours, the relative enzyme production or viable cell production may decrease.

본 발명의 다른 측면은, 상기의 방법에 따라 생산된 생균 및 효모를 포함하는 고상발효산물을 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a solid-state fermentation product containing live bacteria and yeast produced according to the above method.

본 발명의 또 다른 측면은 상기의 고상발효물을 포함하는 사료 첨가제를 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a feed additive containing the above solid-state fermentation product.

본 발명의 또 다른 측면은 상기의 고상발효산물을 포함하는 악취 저감제를 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide an odor reducing agent containing the above solid fermentation product.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 생균 및 효소 대량 생산하기 위한 최적의 방법을 위하여, 기질에 따른 효과를 분석하였다. 기존에 사용되고 있는 SBM 또는 SPC 보다 상대적으로 저가 기질 중 총 8가지 기질(대두박, 슈가코트박, 주정박, 과자박, 대두피, 소맥피, 단백피, 및 왕겨)을 선택하여 분석한 결과, 대두박을 기질로 사용시 상대 효소 생산량 및 생균 생산량이 가장 우수할 뿐만 아니라(도 1 및 표 2), 조단백의 함량이 높아 영양학적으로도 우수하게 활용할 수 있음을 확인하였다(표 1).In a specific example of the present invention, the effect of each substrate was analyzed for the optimal method for mass production of live bacteria and enzymes. As a result of selecting and analyzing a total of eight substrates (soybean meal, sugar coat meal, ethanol meal, confectionery meal, soybean hull, wheat hull, protein hull, and rice hull) among the relatively cheaper substrates than the existing SBM or SPC, soybean meal was found to be When used as a substrate, not only was the relative enzyme production and viable cell production the best (Figure 1 and Table 2), but it was also confirmed that it could be used nutritionally excellently due to the high crude protein content (Table 1).

또한, 생균 및 효소 대량 생산하기 위한 최적의 발효 시간을 분석하였다. 24시간, 48 시간, 및 72 시간 별로 고상발효한 결과, 48 시간 동안 발효하였을 때, 상대 효소 생산량 및 생균 생산량이 가장 우수하다는 것을 확인하였다(도 2 및 표 3).Additionally, the optimal fermentation time for mass production of live bacteria and enzymes was analyzed. As a result of solid-state fermentation for 24 hours, 48 hours, and 72 hours, it was confirmed that the relative enzyme production and viable cell production were the best when fermented for 48 hours (Figure 2 and Table 3).

또한, 생균 및 효소 대량 생산하기 위한 최적의 pH 조건을 분석하였다. 미생물 배양에 있어 pH는 미생물의 생장여부를 결정할 만큼 중요한 요소이며 pH에 따라 생육의 정도 및 생산되는 2차 대사산물의 양도 달라지므로, 생균 및 효소의 생산에 있어서 중요한 요소 중 하나이다. pH는 첨가하는 탄산 나트륨의 농도로 조절하였으며, 대두박 중량 대비 0% 내지 3% 범위의 탄산 나트륨 농도에 따라 분석한 결과, 탄산 나트륨 함량이 대두박 중량의 1%일 때 상대 효소 생산량 및 생균 생산량이 가장 우수하다는 것을 확인하였으며(도 3 및 표 5), 상기의 농도에서 대두박 현탁액의 pH는 7.30이었다(도 3 및 표 4).In addition, the optimal pH conditions for mass production of live bacteria and enzymes were analyzed. In microbial culture, pH is an important factor that determines whether microorganisms will grow. Since the degree of growth and the amount of secondary metabolites produced also vary depending on pH, it is one of the important factors in the production of viable bacteria and enzymes. The pH was adjusted by the concentration of sodium carbonate added, and as a result of analysis according to the sodium carbonate concentration ranging from 0% to 3% of the weight of soybean meal, the relative enzyme production and viable cell production were highest when the sodium carbonate content was 1% of the weight of soybean meal. It was confirmed that it was excellent (Figure 3 and Table 5), and the pH of the soybean meal suspension at the above concentration was 7.30 (Figure 3 and Table 4).

또한, 생균 및 효소 대량 생산하기 위한 최적의 수분함량 조건을 분석하였다. 생균 및 효소 생산에 있어서 수분함량은 생균 및 효소의 생장 속도 및 발효 억제와 관련이 있어 중요한 요소 중 하나이다. 수분함량에 따른 효과를 분석하기 위해 사용된 대두박의 초기 수분함량은 11%였으며, 기질(대두박) 중량의 1%인 탄산 나트륨 수용액을 이용하여 초기 수분함량을 50 내지 100% 범위로 조절하여 분석한 결과, 초기 수분함량이 70 %일 때 상대 효소 생산량 및 생균 생산량이 가장 우수하다는 것을 확인하였다(도 4 및 표 6).In addition, the optimal moisture content conditions for mass production of live bacteria and enzymes were analyzed. In the production of live bacteria and enzymes, moisture content is one of the important factors as it is related to the growth rate of live bacteria and enzymes and inhibition of fermentation. The initial moisture content of the soybean meal used to analyze the effect of moisture content was 11%, and the initial moisture content was adjusted to a range of 50 to 100% using an aqueous sodium carbonate solution of 1% of the weight of the substrate (soybean meal). As a result, it was confirmed that the relative enzyme production and viable cell production were the best when the initial moisture content was 70% (Figure 4 and Table 6).

이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해서 한정되는 것은 아니다.However, the following examples only illustrate the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following examples.

<실시예 1> 기질에 따른 생균 및 효소의 생산 비교<Example 1> Comparison of production of live bacteria and enzymes according to substrate

<1-1> B.clausii 및 알칼리성 단백질 분해효소의 제조<1-1> Preparation of B.clausii and alkaline proteolytic enzyme

고상발효를 이용한 B.clausii 및 알칼리성 단백질 분해효소의 생산에 적합한 기질을 확인하기 위하여, 사료로 사용될 수 있는 8종의 원료를 선정하여 사용하였다. 4종의 박류와 4종의 피류를 비교하였으며, 상기 원료는 ㈜한중에스에스에서 구매하였다. 하기 표 1은 기질별 조단백 및 수분 함량을 나타낸 것이다.In order to identify substrates suitable for the production of B.clausii and alkaline proteolytic enzymes using solid-state fermentation, eight types of raw materials that can be used as feed were selected and used. Four types of cucurbits and four types of peels were compared, and the raw materials were purchased from Hanjung SS Co., Ltd. Table 1 below shows the crude protein and moisture content for each substrate.

기질temperament 대두박soybean meal 주정박ethanol 과자박Cookie cake 슈가
코트박
sugar
coat bag
대두피soybean husk 단백피protein blood 소맥피wheat peas 왕겨chaff
조단백crude protein 45%45% 27%27% 7%7% 21%21% 10%10% 21%21% 15%15% 3%3% 수분
함량
moisture
content
11%11% 11%11% 9%9% 22%22% 13%13% 11%11% 13%13% 10%10%

상기에 나타낸 각각의 기질을 50g씩 플라스크에 넣고 121℃에서 15분간 동안 멸균하였다. 멸균한 기질을 상온에서 식힌 후, 멸균한 탄산 나트륨 수용액을 첨가하여 기질 중량의 70%로 초기 수분함량 맞추었다. 이때 탄산 나트륨 함량은 기질 중량의 1%가 될 수 있도록 조절하였다. 50 g of each substrate shown above was placed in a flask and sterilized at 121°C for 15 minutes. After cooling the sterilized substrate at room temperature, sterilized aqueous sodium carbonate solution was added to adjust the initial moisture content to 70% of the weight of the substrate. At this time, the sodium carbonate content was adjusted to 1% of the substrate weight.

초기 수분함량을 기질 중량의 70%로 맞춘 기질에 TSB(Tryptic soy broth)에서 24시간 배양한 바실러스 클라우지(Bacillus clausii) 종균 500μl을 접종하였다. 그 다음, 접종한 기질을 37℃에서 48시간 동안 쉐이킹 인큐베이터(shaking incubator)에서 고상발효하였다.A substrate with an initial moisture content of 70% of the substrate weight was inoculated with 500 μl of Bacillus clausii spawn cultured in TSB (Tryptic soy broth) for 24 hours. Next, the inoculated substrate was subjected to solid-state fermentation in a shaking incubator at 37°C for 48 hours.

<1-2> 생균수 측정 방법 및 효소 생산량 측정 방법<1-2> Method of measuring viable cell count and enzyme production

상기 <1-1>에서 제조한 바실러스 클라우지 생균수는 평판계수법(plate cout)를 사용하여 측정되었으며, 동일하게 3회 반복 실험을 진행하고 평균값을 도출하였다. 고상발효물 10g에 생리식염수 90ml 넣어 20분 동안 진탕하여 균질화한 후, 상기 진탁액을 생리식염수를 이용하여 10-1, 10-2, 10-3… 등으로 serial dilution 진행하였다. 각 희석액을 TSA(Tryptic soy agar) 배지에 100μl씩 도말한 후, 도말한 플레이트를 37℃에서 24시간 배양하였다. 배양 후 생성된 집락수(colony)를 측정하고 희석배수를 곱하여 검사 시료 g당 균 수로 환산하고 CFU(colony-forming unit) 단위로 표시하였다. The number of Bacillus claws produced in <1-1> was measured using the plate count method, and the same experiment was repeated three times and the average value was derived. Add 90 ml of physiological saline to 10 g of solid-state fermentation and homogenize it by shaking for 20 minutes. Then, the suspension was mixed with 10-1, 10-2, 10-3... using physiological saline. Serial dilution was performed, etc. 100 μl of each dilution was plated on TSA (Tryptic soy agar) medium, and the plate was cultured at 37°C for 24 hours. The number of colonies produced after culturing was measured, multiplied by the dilution factor, converted to the number of bacteria per g of test sample, and expressed in CFU (colony-forming unit) units.

또한, 상기 <1-1>에서 제조된 효소의 활성은, 동일하게 3회 반복 실험을 진행하고 평균값을 도출하였다. 고상발효물 10g에 증류수를 90ml 첨가하여 20분 동안 진탕하여 균질화한 후, 원심분리(8000rpm, 10분)하여 상등액을 회수하였다. 그 다음, 0.1M Glycine buffer(pH11)에 최종 농도가 0.5%가 되도록 카제인을 녹여 기질용액을 제조하였다. 상기 기질 용액 0.5ml에 0.1M Glycine buffer(pH11)로 10~1000배 희석한 상등액 0.01ml을 가하였다. 상기 기질 용액 및 희석한 상등액이 혼합된 용액을 60℃에서 10분간 효소반응을 진행시키고, 그 다음 1.8% 트리클로르아세트산, 3% 아세트산나트륨, 및 1.9% 아세트산 용액을 0.5ml 가하여 반응을 정지시키고 얼음에서 10분간 미반응 단백질 침전시켰다. 14000rpm으로 10분 동안 원심분리 후, 상등액을 취해 275nm에서 흡광도를 측정하고 생성된 티로신(tyrosine) 양을 계산하였다. 이때, 단백질 분해효소 1U은 1분동안 1μg의 티로신 생성에 필요한 효소의 양으로 정의하였으며, 효소 활성은 상대효소 생산량(Relative enzyme activity)으로 나타내었다(상대 효소 생산량 = 측정값 / 최고값 X 100).In addition, the activity of the enzyme prepared in <1-1> was tested three times and the average value was derived. 90 ml of distilled water was added to 10 g of solid-state fermentation, homogenized by shaking for 20 minutes, and then centrifuged (8000 rpm, 10 minutes) to recover the supernatant. Next, a substrate solution was prepared by dissolving casein in 0.1M Glycine buffer (pH11) to a final concentration of 0.5%. To 0.5 ml of the substrate solution, 0.01 ml of supernatant diluted 10 to 1000 times with 0.1 M Glycine buffer (pH 11) was added. Enzymatic reaction was carried out with the mixture of the substrate solution and the diluted supernatant at 60°C for 10 minutes, and then 0.5 ml of 1.8% trichloroacetic acid, 3% sodium acetate, and 1.9% acetic acid solution was added to stop the reaction and placed on ice. Unreacted proteins were precipitated for 10 minutes. After centrifugation at 14000 rpm for 10 minutes, the supernatant was taken, the absorbance was measured at 275 nm, and the amount of tyrosine produced was calculated. At this time, 1U of proteolytic enzyme was defined as the amount of enzyme required to produce 1 μg of tyrosine in 1 minute, and enzyme activity was expressed as relative enzyme activity (relative enzyme production = measured value / highest value × 100). .

도 1 및 하기 표 2는 상기의 방법으로 측정한 생균 생산량 및 상대효소 생산량을 기질에 따라 정리하여 나타낸 것이다.Figure 1 and Table 2 below summarize the viable cell production and relative enzyme production measured by the above method according to the substrate.

상대효소생산량
(Relative enzyme activity)
Relative enzyme production
(Relative enzyme activity)
생균생산량
(CFU/g)
Probiotic production
(CFU/g)
대두박soybean meal 100%100% 4.4E+104.4E+10 슈가코트박Sugar coat bag 29%29% -- 주정박ethanol 13%13% -- 과자박Cookie cake 14%14% -- 대두피soybean husk 58%58% 6.3E+096.3E+09 소맥피wheat peas 45%45% 1.1E+101.1E+10 단백피protein blood 29%29% -- 왕겨chaff 36%36% 6.5E+096.5E+09

실험 결과, 8종의 기질 중에서 대두박, 대두피, 소맥피의 순서로 생균 및 효소의 생산성이 높았다. 특히, 대두박의 경우 조단백 함량이 높고(표 1) 영향학적으로 우수하여 사료 활용에 유리하기 때문에, 최종적으로 대두박을 최적의 기질로 선정하였다.As a result of the experiment, among the eight substrates, soybean meal, soybean hull, and wheat hull had the highest productivity of viable bacteria and enzymes in that order. In particular, soybean meal was selected as the optimal substrate because it has a high crude protein content (Table 1) and is good for use as feed due to its excellent nutritional properties.

<실시예 2> 발효 시간에 따른 최적화<Example 2> Optimization according to fermentation time

발효 시간에 따른 생균 및 효소 생산의 최적화 방법을 분석하였다. 상기 <1-1>과 동일한 방법으로 생균 및 효소를 제작하였으며, 고상 발효시간을 24시간, 48시간, 및 72시간으로 설정하여 비교하였다. 각각의 발효 시간별로 동일하게 3회 반복 실험하고 평균값을 도출하였으며, 상기 <1-2>와 동일한 방법으로 생균 측정 및 효소 생산량을 측정하였다. The optimization method of live bacteria and enzyme production according to fermentation time was analyzed. Live bacteria and enzymes were produced in the same manner as in <1-1> above, and the solid-state fermentation times were set to 24 hours, 48 hours, and 72 hours and compared. The experiment was repeated three times for each fermentation time and the average value was derived, and viable cells and enzyme production were measured in the same manner as in <1-2> above.

도 2 및 하기 표 3은 시간 및 기질에 따른 상대효소 생산량 및 생균 생산량을 나타낸 것이다.Figure 2 and Table 3 below show the relative enzyme production and viable cell production according to time and substrate.

상대효소생산량
(Relative enzyme activity)
Relative enzyme production
(Relative enzyme activity)
생균생산량
(CFU/g)
Probiotic production
(CFU/g)
기질temperament 24hr24hrs 48hr48hrs 72hr72hrs 24hr24hrs 48hr48hrs 72hr72hrs 대두박soybean meal 16%16% 100%100% 95%95% 1.0E+101.0E+10 4.4E+104.4E+10 2.1E+102.1E+10 슈가코트박Sugar coat bag 29%29% 29%29% 28%28% -- -- -- 주정박ethanol 14%14% 13%13% 13%13% -- -- -- 과자박Cookie cake 16%16% 14%14% 14%14% -- -- -- 대두피soybean husk 20%20% 58%58% 60%60% 1.2E+101.2E+10 6.3E+096.3E+09 1.0E+091.0E+09 소맥피wheat peas 27%27% 45%45% 41%41% 2.6E+102.6E+10 1.1E+101.1E+10 7.2E+097.2E+09 단백피protein blood 29%29% 29%29% 28%28% -- -- -- 왕겨chaff 19%19% 36%36% 54%54% 2.1E+082.1E+08 6.5E+096.5E+09 5.0E+095.0E+09

실험 결과, 24시간 고상발효 기준으로, 슈가코트박 및 단백피가 29%의 상대효소 생산량을 보이며 가장 높았으나, 48시간 고상발효 진행시 대두박의 상대효소 생산량이 100%로 증가하여 가장 우수하였다. 72시간 고상발효 결과, 왕겨를 제외한 모든 기질에서 48시간 고상발효와 동일하거나 더 낮은 활성을 보였다. 생균 생산량 역시 효소와 유사한 경향성을 보였다.As a result of the experiment, based on 24-hour solid-state fermentation, sugar coat meal and protein peel showed the highest relative enzyme production of 29%, but when solid-state fermentation was performed for 48 hours, soybean meal was the best with relative enzyme production increasing to 100%. As a result of 72-hour solid-state fermentation, all substrates except rice husk showed the same or lower activity than 48-hour solid-state fermentation. Probiotic production also showed a similar trend to that of enzymes.

따라서, 선정된 기질인 대두박을 기준으로 효소 및 생균의 최적 발효시간을 48시간으로 결정하였다.Therefore, based on the selected substrate, soybean meal, the optimal fermentation time for enzymes and viable bacteria was determined to be 48 hours.

<실시예 3> pH에 따른 최적화 방법<Example 3> Optimization method according to pH

pH에 따른 생균 및 효소 생산의 최적화 방법을 분석하였다. 대두박을 이용하여 상기 <1-1>과 동일한 방법으로 생균 및 효소를 제작하였으며, 사용한 탄산 나트륨 수용액의 탄산 나트륨 함량을 대두박(기질) 중량의 0%, 1%, 2%, 3%가 될 수 있도록 조절하여 실험하였다. 각각의 pH별로 동일하게 3회 반복 실험하고 평균값을 도출하였으며, 상기 <1-2>와 동일한 방법으로 생균 측정 및 효소 생산량을 측정하였다. 탄산 나트륨의 농도에 따른 대두박 현탁액의 pH는 하기의 표 4와 같다.Optimization methods for live bacteria and enzyme production according to pH were analyzed. Live bacteria and enzymes were produced using soybean meal in the same manner as in <1-1> above, and the sodium carbonate content of the sodium carbonate aqueous solution used can be 0%, 1%, 2%, or 3% of the weight of soybean meal (substrate). The experiment was adjusted to ensure that The experiment was repeated three times for each pH and the average value was derived, and viable cells and enzyme production were measured in the same manner as in <1-2> above. The pH of the soybean meal suspension according to the concentration of sodium carbonate is shown in Table 4 below.

탄산나트륨 농도Sodium carbonate concentration 대두박 현택액 pHSoybean meal suspension pH 0%0% 6.256.25 1%One% 7.307.30 2%2% 8.838.83 3%3% 9.459.45

도 3 및 하기 표 5는 탄산 나트륨의 농도에 따른 상대효소 생산량 및 생균 생산량을 나타낸 것이다.Figure 3 and Table 5 below show the relative enzyme production and viable cell production according to the concentration of sodium carbonate.

탄산나트륨 농도Sodium carbonate concentration 상대효소생산량
(Relative enzyme activity)
Relative enzyme production
(Relative enzyme activity)
생균생산량
(CFU/g)
Probiotic production
(CFU/g)
0%0% 6%6% -- 1%One% 100%100% 6.5E+106.5E+10 2%2% 65%65% 5.7E+105.7E+10 3%3% 41%41% 5.4E+105.4E+10

실험 결과, 탄산 나트륨을 첨가하지 않으면, 발효가 진행되지 않았으며, 탄산 나트륨의 농도가 증가할수록 상대 효소 생산량 및 생균 생산량이 감소하였다. 따라서, 균주 및 효소 생산을 위한 최적의 탄산 나트륨 첨가량은 기질대비 1%로 결정하였다.As a result of the experiment, if sodium carbonate was not added, fermentation did not proceed, and as the concentration of sodium carbonate increased, the relative enzyme production and viable cell production decreased. Therefore, the optimal amount of sodium carbonate added for strain and enzyme production was determined to be 1% of the substrate.

미생물은 각각 생장에 최적인 pH 값을 가지며, 생장에 최적인 pH에 따라 호산성, 호중성, 호염기성, 및 극호염기성으로 분류된다. 호산성 생물(acidophile)의 최적 pH는 0 ~ 5.5이고, 호중성 생물(neutrophile)은 pH 5.5 ~ 8.0이고, 호염기성 생물(alkalophile)은 pH 8.5 ~ 11.5이며, 극호염기성 생물(extreme alkalophpile)은 pH 10.0이상이다.Microorganisms each have an optimal pH value for growth, and are classified into acidophilic, neutrophilic, basophilic, and extreme basophilic groups depending on the optimal pH for growth. The optimal pH for acidophiles is 0 to 5.5, for neutrophils, pH 5.5 to 8.0, for alkalophiles, pH 8.5 to 11.5, and for extreme alkalophpiles, pH is 5.5 to 8.0. It is 10.0 or higher.

즉, 미생물 배양에 있어 pH는 미생물의 생장여부를 결정할 만큼 중요한 요소이며 pH에 따라 생육의 정도 및 생산되는 2차 대사산물의 양도 달라진다. 본 발명의 바실러스 클라우지 균주 역시, 상기 표 5와 같이 pH에 따라 생균 및 효소 생산량의 차이가 크게 발생하였으며, 따라서 균주 및 효소 생산을 위한 최적화된 pH는 기질대비 1%의 탄산 나트륨을 첨가한 pH 7.30임을 실험적으로 확인하였다. 또한, 상기 결과를 통해 호중성 생물에 포함된다는 것을 확인하였다.In other words, when cultivating microorganisms, pH is an important factor that determines whether microorganisms will grow. The degree of growth and the amount of secondary metabolites produced also vary depending on pH. In the Bacillus claugi strain of the present invention, there was also a significant difference in viable cell and enzyme production depending on pH, as shown in Table 5 above. Therefore, the optimized pH for strain and enzyme production was pH with 1% sodium carbonate added compared to the substrate. It was experimentally confirmed that it was 7.30. In addition, the above results confirmed that it is included in neutrophilic organisms.

<실시예 4> 수분함량에 따른 최적화 방법<Example 4> Optimization method according to moisture content

수분함량에 따른 생균 및 효소 생산의 최적화 방법을 분석하였다. 대두박을 이용하여 상기 <1-1>과 동일한 방법으로 생균 및 효소를 제작하였으며, 사용한 탄산 나트륨 수용액을 각각 기질 중량의 50%, 60%. 70%, 80%, 90%, 또는 100% 로 첨가하였다. 이때, 탄산 나트륨의 함량은 기질(대두박) 중량의 1%가 될 수 있도록 조절하여 실험하였다. 각각의 수분함량별로 동일하게 3회 반복 실험하고 평균값을 도출하였으며, 상기 <1-2>와 동일한 방법으로 생균 측정 및 효소 생산량을 측정하였다. Optimization methods for live bacteria and enzyme production according to moisture content were analyzed. Live cells and enzymes were prepared using soybean meal in the same manner as in <1-1> above, and the sodium carbonate aqueous solution used was 50% and 60% of the weight of the substrate, respectively. It was added at 70%, 80%, 90%, or 100%. At this time, the content of sodium carbonate was adjusted to 1% of the weight of the substrate (soybean meal). The experiment was repeated three times for each moisture content and the average value was derived, and viable cells and enzyme production were measured in the same manner as in <1-2> above.

도 4 및 하기 표 6은 수분함량에 따른 상대효소 생산량 및 생균 생산량을 나타낸 것이다.Figure 4 and Table 6 below show the relative enzyme production and viable cell production according to moisture content.

수분함량moisture content 상대효소생산량
(Relative enzyme activity)
Relative enzyme production
(Relative enzyme activity)
생균생산량
(CFU/g)
Probiotic production
(CFU/g)
50%50% 9%9% -- 60%60% 73%73% 7.2E+107.2E+10 70%70% 100%100% 7.4E+107.4E+10 80%80% 75%75% 3.6E+103.6E+10 90%90% 66%66% 2.9E+102.9E+10 100%100% 21%21% 1.7E+101.7E+10

실험 결과, 초기 수분함량이 70%일때가지 효소 및 생균 생산량이 증가하다가, 그 이상이 되면 감소하였다. 따라서, 생균 및 효소 생산을 위한 초기수분함량은 60 내지 80%인 것이 바람직하며, 최적의 초기 수분함량은 70%임을 확인하였다.As a result of the experiment, enzyme and viable cell production increased until the initial moisture content was 70%, but decreased when the initial moisture content exceeded 70%. Therefore, it is preferable that the initial moisture content for live bacteria and enzyme production is 60 to 80%, and the optimal initial moisture content was confirmed to be 70%.

상기의 결과는, 생균 및 효소 생산에 있어서, 수분함량이 낮으면 미생물이 자라지 않거나 혹은 생장이 지연되어 발효과정이 효율적으로 일어나지 않기 때문이다. 또한, 수분함량이 지나치게 높아도 기질이 뭉치고 공기 주입이 잘 이루어지지 않아 미생물이 생육이 억제된다. 또한, 발효 후 건조시간이 증가하여 공정의 비용이 상승하고 높은 온도에 의해 발효물의 품질이 떨어질 수 있으므로, 생균 및 효소 생산의 최적화 방법을 찾기 위해서 적절한 수분 함량을 찾는 것은 중요하다. The above result is because, in the production of live bacteria and enzymes, if the moisture content is low, the microorganisms do not grow or their growth is delayed and the fermentation process does not occur efficiently. Additionally, if the moisture content is too high, the substrate clumps together and air is not properly injected, which inhibits the growth of microorganisms. In addition, the cost of the process increases as the drying time after fermentation increases, and the quality of the fermented product may decrease due to high temperature, so it is important to find an appropriate moisture content in order to find an optimized method for producing live bacteria and enzymes.

Claims (12)

a) 대두박 50 g을 121℃에서 15분간 멸균하여 멸균 대두박을 얻는 단계;
b) 상기 멸균 대두박을 상온에서 식힌 후, 멸균한 탄산 나트륨 수용액을 첨가하여, 초기 수분 함량이 대두박 중량의 60 내지 80 %인 대두박 현탁액을 얻는 단계;
c) 상기 대두박 현탁액에 TSB(Tryptic soy broth)에서 24시간 배양한 바실러스 클라우지(Bacillus clausii) 종균 배양 500μl를 접종하여, 접종한 대두박을 얻는 단계; 및
d) 상기 접종한 대두박을 37℃에서 36 내지 60시간 동안 쉐이킹 인큐베이터(shaking incubator)에서 고상발효하는 단계;를 포함하는 생균 및 효소 대량 생산 방법.
a) sterilizing 50 g of soybean meal at 121°C for 15 minutes to obtain sterilized soybean meal;
b) cooling the sterilized soybean meal at room temperature and then adding a sterilized aqueous sodium carbonate solution to obtain a soybean meal suspension with an initial moisture content of 60 to 80% of the weight of the soybean meal;
c) inoculating the soybean meal suspension with 500 μl of Bacillus clausii seed culture cultured in TSB (Tryptic soy broth) for 24 hours to obtain inoculated soybean meal; and
d) solid-state fermentation of the inoculated soybean meal in a shaking incubator at 37° C. for 36 to 60 hours.
제1항에 있어서,
상기 생균은 바실러스 클라우지(수탁번호 KCTC 10277BP)인, 생균 및 효소 대량 생산 방법.
According to paragraph 1,
A method for mass producing live bacteria and enzymes, wherein the live bacteria are Bacillus claugi (accession number KCTC 10277BP).
제1항에 있어서,
상기 효소는 바실러스 클라우지 유래의 알칼리성 단백질 분해효소(alkaline protease)인, 생균 및 효소 대량 생산 방법.
According to paragraph 1,
A method for mass producing live bacteria and enzymes, wherein the enzyme is an alkaline protease derived from Bacillus claugi.
제1항에 있어서,
상기 단계 b)의 탄산 나트륨(sodium carbonate) 수용액의 탄산 나트륨함량은 대두박 중량의 0.5 내지 2.0 %인 것을 특징으로 하는, 생균 및 효소 대량 생산 방법.
According to paragraph 1,
A method for mass producing live bacteria and enzymes, characterized in that the sodium carbonate content of the sodium carbonate aqueous solution in step b) is 0.5 to 2.0% of the weight of soybean meal.
제4항에 있어서,
상기 탄산 나트륨함량은 대두박 중량의 1.0 %인 것을 특징으로 하는, 생균 및 효소 대량 생산 방법.
According to clause 4,
A method for mass producing live bacteria and enzymes, characterized in that the sodium carbonate content is 1.0% of the weight of soybean meal.
제1항에 있어서,
상기 단계 b)의 대두박 현탁액의 초기 수분 함량은 대두박 중량의 70 %인 것을 특징으로 하는, 생균 및 효소 대량 생산 방법.
According to paragraph 1,
A method for mass production of live bacteria and enzymes, characterized in that the initial moisture content of the soybean meal suspension in step b) is 70% of the weight of soybean meal.
제1항에 있어서,
상기 단계 d)의 고상발효는 48시간인 것을 특징으로 하는, 생균 및 효소 대량 생산 방법.
According to paragraph 1,
A method for mass production of live bacteria and enzymes, characterized in that the solid-state fermentation in step d) is 48 hours.
제1항의 방법에 따라 생산된 바실러스 클라우지(수탁번호 KCTC 10277BP).
Bacillus claugi produced according to the method of paragraph 1 (accession number KCTC 10277BP).
제1항의 방법에 따라 생산된 바실러스 클라우지(수탁번호 KCTC 10277BP)유래 단백질 분해효소.
Proteolytic enzyme derived from Bacillus claugi (accession number KCTC 10277BP) produced according to the method of claim 1.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법에 따라 생산된 생균 및 효모를 포함하는 고상발효산물.
A solid-state fermentation product containing live bacteria and yeast produced according to the method of any one of claims 1 to 9.
제10항의 고상발효산물을 포함하는 사료 첨가제.
A feed additive containing the solid fermentation product of claim 10.
제10항의 고상발효산물을 포함하는 악취 저감제.

An odor reducer containing the solid fermentation product of claim 10.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117546940A (en) * 2023-12-19 2024-02-13 蚌埠学院 Bacterial enzyme synergistic fermentation complexing process for processing ferment peptide feed

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