KR20240004274A - Bacterial isolates and their use in the production of fortified palm-based animal feed - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용매-추출된 팜핵 가루와 접촉시 적어도 3가지 형태의 만난 중합체를 가수분해하기 위해 만놀분해 효소를 증식 및 분비할 수 있는 바실러스 서브틸리스 균주 분리주 DSM33646에 관한 것이다. 본 발명은 또한 팜핵 가루를 상기 박테리아 균주 분리주와 접촉시킴으로써 감소된 만난 중합체 함량을 갖는 강화된 팜-기반 동물 사료를 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Bacillus capable of proliferating and secreting mannolytic enzymes to hydrolyze at least three types of mannan polymers upon contact with solvent-extracted palm kernel powder. Subtilis strain isolate DSM33646. The present invention also relates to a method of producing fortified palm-based animal feed with reduced mannan polymer content by contacting palm kernel meal with isolates of said bacterial strains.
Description
본 발명은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 분리주를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 강화된 팜(palm)-기반 동물 사료를 제조하기 위한 이러한 조성물의 용도에 관한 것이다.The present invention is Bacillus It relates to a composition comprising a Bacillus subtilis isolate. In particular, the invention relates to the use of such compositions for producing fortified palm-based animal feed.
오일 팜(oil palm, 기름 야자(Elaeis guineensis Jacq.))은 주로 팜유 생산을 위해 재배되는 열대 작물이다. 팜핵 케이크(palm kernel cake, PKC)는 오일 팜 산업의 부산물이며 매년 대량으로 생산된다(Index Mundi, 2008a, 2008b). 다양한 오일 추출 방법을 기반으로 한 시장에서 사용할 수 있는 두 가지 주요 유형의 PKC가 있다(Kini et al, 2020). 하나는 기계식 압착기 또는 착유기에서 나온 것으로, 일반적으로 팜핵 착유(palm kernel expeller, PKE)로 간주된다. 다른 하나는 용매 추출에서 나온 것으로, 이 보고서에서 팜핵 가루(palm kernel meal, PKM)라고 지칭된다. PKE와 PKM은 오일 함량과 물리적 특성으로도 구분할 수 있다. PKE는 일반적으로 압축으로부터 8-10%의 잔여 오일이 있는 반면, PKM은 용매에 의한 보다 효율적인 오일 추출로 인해 <3%의 낮은 오일 함량을 가진다(Alimon, 2004).Oil palm ( Elaeis) guineensis Jacq.)) is a tropical crop grown mainly for palm oil production. Palm kernel cake (PKC) is a by-product of the oil palm industry and is produced in large quantities every year (Index Mundi, 2008a, 2008b). There are two main types of PKC available in the market based on different oil extraction methods (Kini et al, 2020). One is from a mechanical press or expeller, generally considered palm kernel expeller (PKE). The other is from solvent extraction and is referred to in this report as palm kernel meal (PKM). PKE and PKM can also be distinguished by oil content and physical properties. PKE typically has 8-10% residual oil from compression, whereas PKM has a lower oil content of <3% due to more efficient oil extraction by solvents (Alimon, 2004).
PKE와 PKM 양자 모두(여기서 총칭하여 PKC라고 함)는 주로 반추동물에 대한 영양적 가치와 동물 사료에서 신뢰할 수 있는 저비용 단백질 및 에너지원으로 인해 사료 성분으로 널리 사용된다(Zahari and Alimon, 2004). 그러나, PKC의 포함은 특히 가금류와 같은 단일 위(monogastric) 동물의 식단에서 높은 섬유질 함량과 낮은 대사 에너지로 인해 제한되는 경우가 많다(Sharmila et al., 2014). PKC는 주로 폴리-만난(poly-mannan) 형태의 비-전분 다당류(non-starch polysaccharide, NSP)를 높은 수준으로 함유하는 것으로 보고되었다(Dusterhoft et al., 1992). 이러한 만난 섬유는 가금류 및 기타 단일 위 동물의 항-영양 인자로 간주된다(Saeed et al., 2019). 사료에 다량 함유된 만난은 장내 점성 및 영양소 캡슐화를 증가시켜 영양소 가수분해 속도 및 식단의 이용률을 감소시킨다(Choct and Annison, 1992).Both PKE and PKM (collectively referred to herein as PKC) are widely used as feed ingredients primarily due to their nutritional value for ruminants and reliable, low-cost protein and energy sources in animal feed (Zahari and Alimon, 2004). However, the inclusion of PKC is often limited due to its high fiber content and low metabolizable energy, especially in diets of monogastric animals such as poultry (Sharmila et al., 2014). PKC has been reported to contain high levels of non-starch polysaccharide (NSP), mainly in the form of poly-mannan (Dusterhoft et al., 1992). These mannan fibers are considered anti-nutritional factors in poultry and other monogastric animals (Saeed et al., 2019). Mannan, contained in large amounts in feed, increases intestinal viscosity and nutrient encapsulation, reducing the rate of nutrient hydrolysis and utilization of the diet (Choct and Annison, 1992).
사료에서 PKC의 경제적 가치를 높이려면, 섬유소 매트릭스로부터 영양 화합물을 방출하기 위해 섬유소 소화율(digestibility)을 증가시켜 영양소 활용을 최적화해야 한다. 만난나제(mannanase)와 같은 외인성 섬유분해 효소를 PKC 기반 식이에 보충한 결과 영양소 소화율 및 동물 성능에서 결정적이지 않은 결과가 나타났다(Sharmila et al., 2014; Iyayi and Davies, 2005). 효소 효과의 불일치는 열 및 pH 안정성, 용량, 또는 서로 다른 만난나제의 기질 특이성의 차이로 인한 것일 수 있다. 상업용 만난나제의 대부분은 PKC와 같은 사료 성분용으로 특별히 개발되지 않았다.To increase the economic value of PKC in feed, nutrient utilization must be optimized by increasing fiber digestibility to release nutritional compounds from the fiber matrix. Supplementation of PKC-based diets with exogenous fibrolytic enzymes, such as mannanase, resulted in inconclusive results in nutrient digestibility and animal performance (Sharmila et al., 2014; Iyayi and Davies, 2005). Discrepancies in enzyme effects may be due to differences in thermal and pH stability, capacity, or substrate specificity of different mannanases. Most of the commercial mannanases were not developed specifically for feed ingredients such as PKC.
동물에서 영양소 소화율을 향상시키는 또 다른 방법은 직접-먹이는 미생물(direct-fed microbial, DFM)을 사용하는 것이다. DFM은 동물 산업에서 사용되는 프로바이오틱스 카테고리이다(Callaway and Ricke, 2011). 사료에 대한 미생물 첨가제로서, 프로바이오틱스는 위장관에서 건강한 미생물 개체군을 촉진하여 사료의 적절한 소화 및 영양소 흡수를 도와 병원체 감염을 줄이고 동물의 성능을 향상시킬 수 있다(Bajagai et al., 2016). 단일종 또는 다종의 형태로 다양한 미생물이 동물 사료에 DFM으로 배치되었다. 락토바실러스(Lactobacillus)와 비피도박테리움(Bifidobacterium)은 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 속이다(Bajagai et al., 2016). 최근, Grant et al. (2018)은 포자 형성 Bacillus spp.가 DFM으로서 이들 두 가지 인기 있는 유익한 종에 비해 뚜렷한 이점을 가진다고 리뷰하였다. Bacillus spp.의 강조된 특성 중 하나는 최대 113℃의 고온에 대한 이들의 포자 내성으로, 이는 박테리아가 사료 가공 단계에서 생존하는 데 중요한 특징이다. 바실러스 포자는 또한 가혹한 위 환경을 견딜 수 있다. 동물의 소화 시스템에 들어가면, 바실러스는 경쟁적 배제 또는 다양한 병원체로부터 숙주를 보호할 수 있는 유익한 대사산물의 생산을 통해 장 건강을 증진할 수 있다(Grant et al., 2018; Elshaghabee et al., 2017). 또한, 박테리아 중에서 β-만난나제는 대개 그람 양성균, 주로 다양한 바실러스 종에 의해 생산되었다(Chauhan, 2012).Another way to improve nutrient digestibility in animals is to use direct-fed microorganisms (DFM). DFM is a category of probiotics used in the animal industry (Callaway and Ricke, 2011). As microbial additives to feed, probiotics can promote healthy microbial populations in the gastrointestinal tract, aiding proper digestion and nutrient absorption of feed, reducing pathogen infection and improving animal performance (Bajagai et al., 2016). A variety of microorganisms, either in the form of single species or multiple species, have been deployed as DFM in animal feed. Lactobacillus and Bifidobacterium are the two most commonly used genera (Bajagai et al., 2016). Recently, Grant et al. (2018) reviewed that spore-forming Bacillus spp. has distinct advantages over these two popular beneficial species as DFM. One of the highlighted characteristics of Bacillus spp. is their spore resistance to high temperatures of up to 113°C, which is an important characteristic for the bacteria to survive in feed processing stages. Bacillus spores can also withstand harsh stomach environments. Once entering the digestive system of animals, Bacillus can promote gut health through competitive exclusion or production of beneficial metabolites that can protect the host from various pathogens (Grant et al., 2018; Elshaghabee et al., 2017). . Additionally, among bacteria, β-mannannase was mostly produced by Gram-positive bacteria, mainly various Bacillus species (Chauhan, 2012).
PKC 만난 섬유소를 표적으로 하는 필수 만놀분해 효소(mannolytic enzyme)를 생산할 수 있는 천연 B. 서브틸리스 분리주(isolate)를 개발함으로써 효소와 프로바이오틱의 유익한 특징을 함께 가져올 수 있다면 사료 업계의 관심사가 될 것이다.It would be of interest to the feed industry if the beneficial characteristics of enzymes and probiotics could be brought together by developing a natural B. subtilis isolate capable of producing the essential mannolytic enzyme targeting PKC mannan fiber. It will be.
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PKC 기반 사료에 적용할 수 있는 PKC-반응성 B. 서브틸리스 분리주의 분리 및 특성화가 본원에서 제공된다. 분리주는 PKC와 접촉 시, 특히 용매-추출된 팜핵 가루에 대해 만놀분해 효소를 증식 및 분비할 수 있다.Isolation and characterization of PKC-reactive B. subtilis isolates applicable to PKC-based feeds are provided herein. The isolate can proliferate and secrete mannolytic enzymes upon contact with PKC, especially on solvent-extracted palm kernel meal.
PKC를 동물 사료로 사용하는 것은 높은 함량의 만난으로 인해 특히 단일 위 동물에서 제한되었다. 만난-분해 효소를 PKC 함유 사료와 함께 직접 보충하면 효소 기질 특이성, 사료 펠렛화 동안 그리고 동물의 소화관 통과 동안 각각에서 열 및 pH 안정성과 같은 몇 가지 문제에 직면한다. 본 발명은 PKC와 같은 고-만난 사료 성분과 접촉시 만놀분해 효소를 분비할 수 있는 유익한 박테리아 균주/분리주를 동정하였다. 분리주는 PKC 발효/블렌딩(blending)을 위해 또는 PKC와 발효/블렌딩되는 직접-먹이는 미생물로 사용될 수 있다. PKC에 반응성이고 동물 사료를 위한 잠재적 프로바이오틱스 역할을 하는 천연 바실러스 서브틸리스 분리주의 분리 및 동정이 본원에서 보고된다.The use of PKC in animal feed has been limited, especially in monogastric animals, due to its high content of mannan. Direct supplementation of mannan-degrading enzymes with PKC-containing feeds faces several challenges, such as enzyme substrate specificity, thermal and pH stability during feed pelleting and during passage through the animal's digestive tract, respectively. The present invention identified beneficial bacterial strains/isolates capable of secreting mannolytic enzymes upon contact with high-mannan feed ingredients such as PKC. The isolate can be used for PKC fermentation/blending or as a direct-feed microorganism to be fermented/blended with PKC. Natural Bacillus Responsive to PKC and Serving as a Potential Probiotic for Animal Feed Isolation and identification of subtilis isolates are reported herein.
본 발명의 일 측면에서, 비-전분 다당류 사료 성분과 접촉시 만놀분해 효소를 분비할 수 있는 바실러스 서브틸리스 균주 분리주 DSM33646이 제공된다. DSM33646은 2020년 9월 24일 싱가포르 Wilmar International Limited에 의해 Leibniz Institute, DSMZ-German Collection of Microorganisms and Cell Cultures GmbH에 기탁되었다. 비-전분 다당류는 식물 세포벽의 70 내지 90%를 구성한다. "비-전분 다당류(NSP)"는 전분과 조성 및 구조가 다르고 그들 사이에 화학적 가교결합을 갖고 있어서 동물에 의해 잘 소화되지 않는 임의의 중합체성 탄수화물을 포함하는 것을 의미한다. 여기에는 셀룰로오스, 만난, 펙틴, 검, 글루칸, 이눌린, 키틴이 포함된다.In one aspect of the invention, Bacillus capable of secreting mannolytic enzymes upon contact with non-starch polysaccharide feed ingredients. Subtilis strain isolate DSM33646 is provided. DSM33646 was deposited at the Leibniz Institute, DSMZ-German Collection of Microorganisms and Cell Cultures GmbH, by Wilmar International Limited, Singapore, on September 24, 2020. Non-starch polysaccharides make up 70 to 90% of plant cell walls. “Non-starch polysaccharide (NSP)” is meant to include any polymeric carbohydrate that differs in composition and structure from starch and has chemical cross-links between them, making it less digestible by animals. These include cellulose, mannan, pectin, gum, glucan, inulin, and chitin.
본 발명의 또 다른 측면에서, 바실러스 서브틸리스 균주 분리주 DSM33646을 포함하는 조성물 및 키트 사용 설명서를 포함하는 키트가 제공된다. 이러한 설명서 세트는 아래에 설명되는 바와 같이 본 발명의 측면에 따라 강화된(enriched) 팜-기반 동물 사료를 생산하는 방법을 포함할 수 있다.In another aspect of the invention, Bacillus A kit is provided that includes a composition comprising subtilis strain isolate DSM33646 and instructions for use of the kit. This set of instructions may include methods for producing enriched palm-based animal feed according to aspects of the invention, as described below.
본 발명의 또 다른 측면에서, 적어도 3가지 형태의 만난 중합체, 즉 글루코만난, 갈락토만난 및 선형 만난(linear mannan)을 가수분해할 수 있는 생 프로바이오틱 박테리아 및 이의 분비 효소가 로딩된 강화된 팜-기반 동물 사료를 생산하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 (a) 팜핵 가루를 제공하는 단계; (b) 팜핵 가루를 바실러스 서브 틸리스 균주와 접촉시켜 블렌딩 또는 발효된 생성물을 형성하는 단계; 및 (c) 블렌딩 또는 발효된 생성물을 건조하는 단계를 포함하며, 여기서 바실러스 서브틸리스 균주는 DSM33646이다. 바람직하게는, 본 발명의 단리된 바실러스 서브틸리스 균주는 용매-추출된 팜핵 가루 상에서 성장하는 능력에 대해 선택되었다. PKE와 PKM이라는 용어는 업계에서 상호교환적으로 사용되지만, PKE는 기계적으로 추출된 팜핵 케이크를 지칭한다.In another aspect of the invention, an enhanced palm loaded with live probiotic bacteria and their secreted enzymes capable of hydrolyzing at least three types of mannan polymers, namely glucomannan, galactomannan and linear mannan. -A method of producing based animal feed is provided, the method comprising: (a) providing palm kernel meal; (b) Palm kernel powder was mixed with Bacillus contacting subtilis strains to form a blended or fermented product; and (c) drying the blended or fermented product, wherein Bacillus The subtilis strain is DSM33646. Preferably, the isolated Bacillus of the present invention Subtilis strains were selected for their ability to grow on solvent-extracted palm kernel flour. The terms PKE and PKM are used interchangeably in the industry, but PKE refers to mechanically extracted palm kernel cake.
팜핵 가루(PKM)는 당업자에게 공지된 임의의 적합한 용매 추출 방법을 통해 제조될 수 있다. 유리하게는, 본 발명은 PKM에 존재하는 만난 중합체를 가수분해하기 위한 적합한 효소를 효과적이고 효율적으로 분비할 수 있는 독특한 B. 서브틸리스 균주 분리주를 제공한다.Palm kernel meal (PKM) can be prepared via any suitable solvent extraction method known to those skilled in the art. Advantageously, the present invention provides unique B. subtilis strain isolates that are capable of effectively and efficiently secreting suitable enzymes for hydrolyzing the mannan polymers present in PKM.
"블렌딩"은 본 발명에 의해 수행되는 제조 단계에서 사용되는 다양한 성분/반응물을 혼합 및/또는 조합하는 임의의 작용을 포함하는 것을 의미한다. 이러한 혼합 또는 블렌딩은 임의의 적합한 조건 하에서 PKM 내의 중합체의 임의의 분해(예를 들어, 화학적 분해)를 포함하는 임의의 "발효" 작용을 포함할 수 있다. 이러한 적합한 조건은 아래에 설명되어 있다.“Blending” is meant to include any act of mixing and/or combining the various ingredients/reactants used in the manufacturing steps performed by the present invention. Such mixing or blending may include any “fermentation” action, including any decomposition (e.g., chemical decomposition) of the polymers in the PKM under any suitable conditions. These suitable conditions are described below.
"용매-추출된 팜핵 가루"는 용매 추출되고 오일 함량이 3% 이하인 PKM을 포함하는 것을 의미한다.“Solvent-extracted palm kernel meal” means solvent-extracted and comprising PKM with an oil content of 3% or less.
다양한 구현예에서, 팜핵 가루는 3 중량% 이하의 오일 함량을 갖는다.In various embodiments, the palm kernel meal has an oil content of less than 3% by weight.
다양한 구현예에서, 상기 방법은 물을 단계 (b)에 첨가하는 것을 추가로 포함하며, 팜 바이오매스 대 물의 비율은 약 1:1.5이다.In various embodiments, the method further includes adding water to step (b), wherein the ratio of palm biomass to water is about 1:1.5.
다양한 구현예에서, 바실러스 서브틸리스 균주의 농도는 팜핵 가루 1 그램당 약 6×106 내지 6×1010 cfu이다.In various embodiments, Bacillus The concentration of the subtilis strain is about 6×10 6 to 6×10 10 cfu per gram of palm kernel powder.
다양한 구현예에서, 팜핵 가루를 바실러스 서브틸리스 균주와 접촉시키는 단계는 약 25℃ 내지 40℃의 온도에서 약 4시간 내지 72시간 동안 균주를 가루와 발효/블렌딩하는 것을 포함한다. 다양한 구현예에서, 발효 및 블렌딩은 4 내지 48시간, 또는 4 내지 24시간 동안 수행될 수 있다. 다양한 구현예에서, 발효 및 블렌딩은 6 내지 24시간 동안 수행될 수 있다.In various embodiments, palm kernel powder is mixed with Bacillus The step of contacting the subtilis strain involves fermenting/blending the strain with the flour for about 4 to 72 hours at a temperature of about 25°C to 40°C. In various embodiments, fermentation and blending can be performed for 4 to 48 hours, or 4 to 24 hours. In various embodiments, fermentation and blending can be performed for 6 to 24 hours.
다양한 구현예에서, 발효/블렌딩은 물과 함께 수행되며 가루와 접촉 시 결과 pH는 4.0 내지 8.0이다.In various embodiments, fermentation/blending is performed with water and the resulting pH upon contact with the flour is 4.0 to 8.0.
다양한 구현예에서, 발효된 생성물의 건조는 발효된 생성물의 수분 함량이 10% 이하가 될 때까지 약 60℃ 내지 80℃의 온도에서 수행된다.In various embodiments, drying of the fermented product is performed at a temperature of about 60° C. to 80° C. until the moisture content of the fermented product is 10% or less.
유리하게는, 본 발명에 의해 생산된 발효/블렌딩된 생성물은 비-전분 다당류에 대한 가수분해 활성을 갖는다.Advantageously, the fermented/blended product produced by the present invention has hydrolytic activity towards non-starch polysaccharides.
다양한 구현예에서, 팜핵 가루는 높은 함량의 비-전분 다당류를 포함한다.In various embodiments, the palm kernel flour includes a high content of non-starch polysaccharides.
다양한 구현예에서, 비-전분 다당류는 글루코만난, 갈락토만난 또는 선형 만난이다.In various embodiments, the non-starch polysaccharide is glucomannan, galactomannan, or linear mannan.
본 발명의 방법은 연속식 또는 회분식(batch-wise) 공정으로 수행될 수 있다.The process of the present invention can be carried out as a continuous or batch-wise process.
다양한 구현예에서, 블렌딩/발효된 생성물은 건조 단계 (c) 전에 1:1 내지 1:10 범위의 비율로 신선한 양의 팜핵 가루와 추가로 발효/블렌딩된다. 다양한 구현예에서, 블렌딩/발효된 생성물은 1:1.5의 비율로 물과 추가로 발효/블렌딩될 수 있다. "신선한" PKM은 B. 서브틸리스 분리주에 아직 노출되지 않았거나 임의의 효소 처리, 즉 위에서 설명한 방법 단계에서 단계 (a)에 아직 적용되지 않은 용매-추출된 PKM을 포함하는 것을 의미한다.In various embodiments, the blended/fermented product is further fermented/blended with a fresh amount of palm kernel meal in a ratio ranging from 1:1 to 1:10 before drying step (c). In various embodiments, the blended/fermented product can be further fermented/blended with water at a ratio of 1:1.5. “Fresh” PKM is meant to include solvent-extracted PKM that has not yet been exposed to B. subtilis isolates or has not yet been subjected to any enzymatic treatment, i.e., step (a) in the method steps described above.
본 발명의 또 다른 측면에서, 적어도 3가지 형태의 만난 중합체를 가수분해할 수 있는 생 프로바이오틱 박테리아 및 이의 분비 효소가 로딩된 강화된 팜-기반 동물 사료가 제공되며, 여기서 사료는 본 발명의 방법에 의해 얻어지거나 얻을 수 있다.In another aspect of the invention, an enriched palm-based animal feed is provided loaded with live probiotic bacteria capable of hydrolyzing at least three types of mannan polymers and their secreted enzymes, wherein the feed is of the present invention. It can be obtained or obtained by a method.
본 발명의 한 측면에서, Leibniz Institute, DSMZ-German Collection of Microorganisms and Cell Cultures GmbH에 기탁되고 기탁 번호 DSM 33646을 갖는 바실러스 서브틸리스 균주의 분리주와 팜 바이오매스를 접촉시키거나 처리하는 것을 포함하는 농축된 팜-기반 사료의 제조 방법이 제공된다.In one aspect of the invention, enrichment comprising contacting or treating palm biomass with an isolate of the Bacillus subtilis strain deposited at the Leibniz Institute, DSMZ-German Collection of Microorganisms and Cell Cultures GmbH and having deposit number DSM 33646 A method for manufacturing a palm-based feed is provided.
다양한 구현예에서, 균주는 용매-추출된 팜 바이오매스에서만 성장하는 능력에 기초하여 선택된다. 이 균주는 프로바이오틱스로서 동물 사료에 포함된다. 균주는 팜핵 가루에 특이적이다. 균주는 만난 분해 능력을 갖는다. 발효는 발효/블렌딩 시작 후 최소 4-6시간에 균주에 의해 가속화된다.In various embodiments, strains are selected based on their ability to grow only on solvent-extracted palm biomass. This strain is included in animal feed as a probiotic. The strain is specific for palm kernel powder. The strain has the ability to decompose mannan. Fermentation is accelerated by the strain at least 4-6 hours after starting fermentation/blending.
균주는 PKM과 물의 비율이 1:1.5 또는 그 이상의 비율인 PKM과 물의 혼합물과 함께 발효/블렌딩함으로써 도입된다. 균주는 6×108 cfu/ PKM g에서 사용되지만 용량은 6×106 내지 6×1010 cfu 사이에서 다양할 수 있다. 다른 비율이 사용될 수 있다. 여기서, 물의 양이 많으면 건조 비용이 증가하기 때문에 수분 함량은 가능한 한 낮게 유지되었다.Strains are introduced by fermentation/blending with a mixture of PKM and water in a PKM to water ratio of 1:1.5 or higher. The strain is used at 6×10 8 cfu/ PKM g but the dosage can vary between 6×10 6 and 6×10 10 cfu. Other ratios may be used. Here, the moisture content was kept as low as possible because larger amounts of water increase drying costs.
다양한 구현예에서, 균주 및 혼합물은 6 내지 24시간 동안 발효/블렌딩된다. 생산량을 늘리려면, 가능한 한 가장 짧은 시간을 갖는 것이 바람직하며, 이 경우에는 6시간이다. 이는 일반적으로 약 24시간 이상 소요되는 기존의 발효 과정과 다르다.In various embodiments, strains and mixtures are fermented/blended for 6 to 24 hours. To increase production, it is desirable to have the shortest possible time, in this case 6 hours. This is different from the traditional fermentation process, which generally takes about 24 hours or more.
다양한 구현예에서, 균주 및 혼합물은 섭씨 25도 내지 40도 범위의 온도에서 발효/블렌딩된다. 다양한 구현예에서, 온도는 장치의 열 축적을 포함하여 섭씨 37도이다.In various embodiments, strains and mixtures are fermented/blended at temperatures ranging from 25 to 40 degrees Celsius. In various embodiments, the temperature is 37 degrees Celsius, including heat build-up in the device.
다양한 구현예에서, 팜 바이오매스는 3% 미만의 오일 함량을 갖는 팜핵 가루이다.In various embodiments, the palm biomass is palm kernel meal with an oil content of less than 3%.
다양한 구현예에서, 강화된 팜-기반 사료는 제조 공장에서 연속 가속 발효/블렌딩 방식으로 제조된다.In various embodiments, the fortified palm-based feed is manufactured by continuous accelerated fermentation/blending in a manufacturing plant.
다양한 구현예에서, 강화된 팜-기반 사료는 제조 공장에서 배치 가속 발효/블렌딩 방식으로 제조된다.In various embodiments, the fortified palm-based feed is manufactured by batch accelerated fermentation/blending in a manufacturing plant.
본 발명의 또 다른 측면에서, 본 발명의 한 측면의 발효/블렌딩된 강화된 팜-기반 사료가 제공된다.In another aspect of the invention, a fermented/blended fortified palm-based feed of one aspect of the invention is provided.
다양한 구현예에서, 사료는 적어도 3가지 상이한 형태의 만난 중합체를 가수분해할 수 있는 가수분해 활성으로 강화되었다.In various embodiments, the feed is fortified with hydrolytic activity capable of hydrolyzing at least three different forms of mannan polymers.
다양한 구현예에서, 만난 중합체의 3가지 상이한 형태는 글루코만난, 갈락토만난 및 선형 만난이다.In various embodiments, the three different forms of mannan polymers are glucomannan, galactomannan, and linear mannan.
다양한 구현예에서, 발효/블렌딩된 강화된 팜-기반 사료는 직접 사료 형태이다.In various embodiments, the fermented/blended fortified palm-based feed is in the form of a direct feed.
다양한 구현예에서, 발효/블렌딩된 강화된 팜-기반 사료는 건조 형태이다.In various embodiments, the fermented/blended fortified palm-based feed is in dry form.
본 발명의 또 다른 측면에서, 본 발명의 한 측면의 추가로 발효/블렌딩된 강화된 팜-기반 사료가 제공된다.In another aspect of the invention, a fermented/blended fortified palm-based feed is provided in addition to one aspect of the invention.
다양한 구현예에서, 생성물은 1:1 내지 1:10 범위의 비율로 새로운 PKM과 추가로 발효/블렌딩된다. 발효/블렌딩의 각 라운드는 DSM33646 성장을 향상시키며, 1:10 비율 제한은 만난 가수분해 활성의 최적의 강화에 도달하기 위해 DSM33646의 충분한 성장을 보장하기 위한 것이다.In various embodiments, the product is further fermented/blended with fresh PKM at a ratio ranging from 1:1 to 1:10. Each round of fermentation/blending enhances DSM33646 growth, and the 1:10 ratio limit is to ensure sufficient growth of DSM33646 to reach optimal enhancement of mannan hydrolytic activity.
물 대 PKM 비율의 경우 1:1.5(최적화) 또는 다른 비율이다.For water to PKM ratio, it is 1:1.5 (optimized) or another ratio.
다양한 구현예에서, 생성물은 적어도 3가지 상이한 형태의 만난 중합체의 가수분해를 특징으로 한다.In various embodiments, the product is characterized by hydrolysis of at least three different forms of mannan polymer.
다양한 구현예에서, 만난 중합체의 3가지 상이한 형태는 글루코만난, 갈락토만난 및 선형 만난이다.In various embodiments, the three different forms of mannan polymers are glucomannan, galactomannan, and linear mannan.
다양한 구현예에서, 추가의 발효/블렌딩된 강화된 팜-기반 사료는 직접 사료 형태이다.In various embodiments, the additional fermented/blended fortified palm-based feed is in the form of direct feed.
다양한 구현예에서, 추가의 발효/블렌딩된 강화된 팜-기반 사료는 건조 형태이다.In various embodiments, the additional fermented/blended fortified palm-based feed is in dry form.
본 발명의 또 다른 측면에서, 본 발명의 한 측면의 발효/블렌딩된 강화된 팜-기반 사료 및 본 발명의 한 측면의 추가로 발효/블렌딩된 강화된 팜-기반 사료를 포함하는 조성물이 제공되며, 여기서 발효/블렌딩 시간은 2.5 내지 24시간이다.In another aspect of the invention, there is provided a composition comprising the fermented/blended fortified palm-based feed of one aspect of the invention and the further fermented/blended fortified palm-based feed of one aspect of the invention, , where the fermentation/blending time is 2.5 to 24 hours.
다양한 구현예에서, 발효/블렌딩된 강화된 팜-기반 사료 및 추가로 발효/블렌딩된 강화된 팜-기반 사료는 추가로 발효/블렌딩될 수 있다.In various embodiments, the fermented/blended fortified palm-based feed and the further fermented/blended fortified palm-based feed can be further fermented/blended.
본 발명의 또 다른 측면에서, 바실러스 서브틸리스 균주 분리주 DSM33646을 포함하는 강화된 팜-기반 동물 사료가 제공된다. 동물 사료는 용매-추출된 팜핵 가루를 추가로 포함한다.In another aspect of the invention, Bacillus A fortified palm-based animal feed comprising subtilis strain isolate DSM33646 is provided. The animal feed additionally comprises solvent-extracted palm kernel meal.
다양한 구현예에서, 사료는 적어도 3가지 상이한 형태의 만난 중합체의 효소적 가수분해 활성을 가지며, 만난 중합체의 3가지 상이한 형태는 글루코만난, 갈락토만난 및/또는 선형 만난이다.In various embodiments, the feed has enzymatic hydrolytic activity of at least three different forms of mannan polymer, wherein the three different forms of mannan polymer are glucomannan, galactomannan, and/or linear mannan.
동물 사료는 직접 사료 형태, 또는 건조 형태일 수 있다.Animal feed may be in direct feed form or in dry form.
다양한 구현예에서, 동물 사료는 물 및 팜핵 가루의 첨가와 함께 추가로 블렌딩/발효된다.In various embodiments, the animal feed is further blended/fermented with the addition of water and palm kernel meal.
유리하게는, 본 발명은 매우 짧은 시간에 PKM의 만난 성분을 분해하는 효소를 분비할 수 있는 PKM에 대한 반응성이 높은 바실러스 균주에 관한 것이다. 현재 바실러스 분리주는 용매 추출된 PKM에 대해 특별히 사용되지는 않으며(이들은 대부분 PKE용이었고, PKE에도 "반응"하는 것으로는 입증되지 않았다), 즉, PKM에 반응하지 않을 가능성이 매우 높다. 종래 기술의 어떠한 분리주도 팜핵 케이크, 특히 용매 추출된 PKM과 직접 인큐베이션되는 경우 우리가 보고한 수준까지 만난나제를 분비할 수 있음을 보여주지 못했다. 이것은 바이오매스에 대한 균주의 반응성(responsiveness)에 관한 것이다. "발효/블렌딩된" PKM의 예시된 생산을 가능하게 하는 것은 분리된 DSM33646 균주의 "반응성"이고, 따라서 전체 공정을 다른 것과 차별화한다(긴 발효 대신 본 발명을 통해 단축된 발효 기간이 가능해짐).Advantageously, the present invention relates to Bacillus strains highly responsive to PKM, which are capable of secreting enzymes that degrade the mannan component of PKM in a very short period of time. Currently, Bacillus isolates are not specifically used for solvent extracted PKM (they were mostly for PKE and have not been proven to "react" with PKE either), i.e. they are very unlikely to react to PKM. No isolate from the prior art has been shown to be able to secrete mannanase to the levels we report when incubated directly with palm kernel cake, especially solvent-extracted PKM. This concerns the responsiveness of the strain to biomass. It is the “reactivity” of the isolated DSM33646 strain that enables the illustrated production of “fermented/blended” PKM, and thus differentiates the entire process from others (instead of long fermentations, the invention allows for shortened fermentation periods). .
본 발명이 완전히 이해되고 용이하게 실질적인 효과를 발휘할 수 있도록 하기 위해, 이제 본 발명의 바람직한 구현예만을 비제한적인 예로써 설명할 것이며, 설명은 첨부된 예시적인 도면을 참조한다.In order that the present invention may be fully understood and easily put into practice, only preferred embodiments of the present invention will now be described by way of non-limiting examples, with reference to the accompanying exemplary drawings.
도 1은 본 발명의 구현예에 따른 방법을 요약한 예시이다;
도 2, 3 및 4는 실시예 3에서 얻은 결과를 보여준다;
도 5는 실시예 4에서 얻은 결과를 보여준다;
도 6은 실시예 5에서 얻은 결과를 보여준다; 및
도 7은 실시예 6에서 얻은 결과를 보여준다.1 is an illustration summarizing a method according to an embodiment of the present invention;
Figures 2, 3 and 4 show the results obtained in Example 3;
Figure 5 shows the results obtained in Example 4;
Figure 6 shows the results obtained in Example 5; and
Figure 7 shows the results obtained in Example 6.
도 1에는 본 발명의 구현예에 따른 방법을 수행하는 일반적인 개략도가 도시되어 있다. 여기서, 발효/블렌딩된 PKM 생성물은 용매-추출된 PKM을 다양한 종류의 만난을 분해하는 데 필요한 효소를 단시간에 생산할 수 있는 본 발명의 B. 서브틸 리스 분리주와 함께 인큐베이션함으로써 얻어진다는 것을 알 수 있다.Figure 1 shows a general schematic diagram of carrying out a method according to an embodiment of the invention. Here, it can be seen that the fermented/blended PKM product is obtained by incubating solvent-extracted PKM with the B. subtilis isolate of the present invention, which is capable of producing the enzymes necessary to degrade various types of mannan in a short time. .
실시예Example 1 One
재료 및 방법Materials and Methods
1. 샘플, 미생물 및 화학물질1. Samples, microorganisms and chemicals
PKM은 인도네시아 East Java에 위치한 팜핵 용매 추출 공장으로부터 수득하였다. PKM을 접종하는 데 사용된 박테리아 개체군은 Wilmar International의 여러 오일 팜 재배지에서 얻은 팜 열매의 외피(exocarp)로부터 수득하였다. 바실러스 서브틸리스 CK7 균주는 PT. Wilmar Bernih 인도네시아로부터 수득하였다. 글루코만난(곤약(konjac); 고점도) 및 만난(1,4-β-D-만난)(Megazyme, Wicklow, Ireland), Ceratonia siliqua 종자(LBG)의 로커스트 콩 검, 및 DNS 시약 성분(3,5-디니트로살리실산, 포타슘 소듐 타르트레이트 테트라하이드레이트 및 수산화나트륨)(Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)은 구입하여 사용하였다.PKM was obtained from a palm kernel solvent extraction plant located in East Java, Indonesia. Bacterial populations used to inoculate PKM were obtained from palm fruit exocarp from several oil palm plantations of Wilmar International. bacillus subtilis CK7 strain PT. Obtained from Wilmar Bernih Indonesia. Glucomannan (konjac; high viscosity) and mannan (1,4-β-D-mannan) (Megazyme, Wicklow, Ireland), locust bean gum from Ceratonia siliqua seeds (LBG), and DNS reagent components (3,5- Dinitrosalicylic acid, potassium sodium tartrate tetrahydrate, and sodium hydroxide (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) were purchased and used.
2. 만난-반응성 박테리아의 분리 및 동정2. Isolation and identification of mannan-reactive bacteria
5 mL의 물 중 1 g의 PKM을 팜 열매의 외피에서 얻은 미생물로 접종하고 37℃ 인큐베이터에서 인큐베이션하였다. 2주 이상 된 PKM-단독 배양 튜브에서 성장한 박테리아를 Luria-Bertani(LB) 한천 플레이트에 도말하여 단일 콜로니를 선택하였다. 각 박테리아 콜로니를 성장시키고 유일한 탄소원으로서 LBG 0.5%(w/v)를 함유하는(LBG-중간) 100 ml M9 최소 배지(6.78 g/L Na2HPO4.7H20, 3 g/L KH2PO4, 1 g/L NH4Cl, 0.5 g/L NaCl)에 재접종하였다. 튜브를 37℃에서 48시간 동안 인큐베이션하고 무세포 상청액을 조(crude) 효소로 수집하고 아래에 설명된 분석법으로 이들의 만놀분해 활성을 평가하였다. 높은 만놀분해 활성을 가진 분리주의 게놈 DNA를 추출하고(Hoffman, 2003) 하기의 범용 프라이머를 사용하여 16S rRNA 부분 유전자 증폭(~500 bp)을 위한 PCR의 주형으로 사용하였다: 16s 정방향(5'-CCTACGGAGGCAGCAG -3') 및 16s 역방향(5'-GGACTACHVGGG TWTCTAAT-3')(Takahashi et al., 2014). 앰플리콘을 정제하고 시퀀싱하였다. GenBank 데이터베이스에 대한 서열 유사성 및 상동성 분석은 National Center for Biotechnology Information(NCBI)(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)의 기본 로컬 정렬 검색 도구(BLASTN)를 사용하여 수행하였다.1 g of PKM in 5 mL of water was inoculated with microorganisms obtained from the outer skin of palm fruit and incubated in an incubator at 37°C. Bacteria grown in PKM-only culture tubes that were more than 2 weeks old were plated on Luria-Bertani (LB) agar plates and single colonies were selected. Each bacterial colony was grown in 100 ml M9 minimal medium (LBG-medium) containing 0.5% (w/v) LBG as the sole carbon source (6.78 g/L Na 2 HPO 4 .7H20, 3 g/L KH 2 PO 4 , 1 g/L NH 4 Cl, 0.5 g/L NaCl). The tubes were incubated at 37°C for 48 hours and the cell-free supernatants were collected with crude enzymes and assessed for their mannolytic activity by the assay described below. Genomic DNA of an isolate with high mannolytic activity was extracted (Hoffman, 2003) and used as a template for PCR for partial 16S rRNA gene amplification (~500 bp) using the following universal primers: 16s forward (5'- CCTACGGAGGCAGCAG -3′) and 16s reverse (5′-GGACTACHVGGG TWTCTAAT-3′) (Takahashi et al., 2014). Amplicons were purified and sequenced. Sequence similarity and homology analysis against the GenBank database was performed using the Basic Local Alignment Search Tool (BLASTN) of the National Center for Biotechnology Information (NCBI) ( https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ ).
3. 만놀분해 활성 측정3. Measurement of mannolytic activity
조 효소의 활성은 만노스를 표준으로 사용하여 약간의 변형을 가한 Miller(1959)에 의해 기술된 DNS 방법에 의해 환원당의 방출을 측정함으로써 결정하였다. 반응 혼합물은 0.5% 기질(w/v)을 함유하는 950 μl의 100 mM 아세트산나트륨 완충액(pH 5.0) 및 50 μl의 조 효소를 포함하였다. 540 nm에서의 흡광도를 Libra S22 UV/Vis Spectrophotometer(Biochrom, UK)로 측정하였다.The activity of the crude enzyme was determined by measuring the release of reducing sugars by the DNS method described by Miller (1959) with minor modifications using mannose as a standard. The reaction mixture contained 950 μl of 100 mM sodium acetate buffer (pH 5.0) containing 0.5% substrate (w/v) and 50 μl of crude enzyme. Absorbance at 540 nm was measured with a Libra S22 UV/Vis Spectrophotometer (Biochrom, UK).
5. PKC 가수분해 분석5. PKC hydrolysis analysis
PKC를 121℃에서 15분 동안 멸균하였다. 6-웰 플레이트의 각 웰에 PKC 1 g을 선택된 바실러스 분리주 또는 B. 서브틸리스 CK7의 6×108 CFU와 물 1.5 mL로 접종하였다. 물만 있는 PKC를 음성 대조군으로 사용하였다. 이어서, PKC를 37℃에서 다양한 시점, 예를 들어 4 내지 72시간, 또는 6 내지 23시간 동안 인큐베이션하였다. 인큐베이션 후 PKC 샘플을 물(1:4)로 희석하고 12,000 rpm에서 5분 동안 원심분리하여 PKC 조 추출물로서 무세포 상청액을 수득하여 LBG, 곤약 글루코만난 및 1,4-β-D-만난에 대한 만놀분해 활성을 분석하였다. 모든 실험은 3회 수행하였다.PKC was sterilized at 121°C for 15 minutes. Selected Bacillus 1 g PKC to each well of a 6-well plate. The isolate was inoculated with 6×10 8 CFU of B. subtilis CK7 and 1.5 mL of water. PKC with water only was used as a negative control. PKC was then incubated at 37°C for various time points, e.g., 4 to 72 hours, or 6 to 23 hours. After incubation, PKC samples were diluted with water (1:4) and centrifuged at 12,000 rpm for 5 min to obtain cell-free supernatant as PKC crude extract for mannol analysis for LBG, konjac glucomannan, and 1,4-β-D-mannan. The decomposition activity was analyzed. All experiments were performed three times.
6. 발효된 생성물의 건조6. Drying of fermented products
발효된 생성물은은 수분 함량이 10% 이하가 될 때까지 60℃ 내지 80℃의 온도 범위에서 건조될 수 있었다.The fermented product could be dried at a temperature range of 60°C to 80°C until the moisture content was below 10%.
건조 공정에는 진공 처리가 수반될 수 있었다.The drying process may involve vacuum treatment.
농장에서 발효/블렌딩을 수행하고 농장에서 단기 보관하는 경우, 발효/블렌딩된 생성물은 햇볕에 건조할 수 있다.If fermentation/blending is carried out on the farm and short-term storage is carried out on the farm, the fermented/blended product can be dried in the sun.
결과 및 논의Results and Discussion
우리는 PKC의 영양 프로파일을 향상시키고 직접 공급 미생물로서 PKC와 함께 적용할 수 있는 천연의 유익한 박테리아 분리주를 동정하고자 하였다. 대부분의 연구는 세포 수집 센터로부터 또는 착유기 케이크로부터 직접 분리된 균주로부터 수득한 발효성(fermentative) 균주의 활용에 크게 초점을 맞췄다. 2018년 버지니아 등은 팜유 공장(mill) 지역에서 분리된 만난나제 생성 바실러스 서브틸리스 균주인 CK7을 동정하였다. CK7에 의해 분비되는 조 효소는 PKC로부터 환원당을 방출할 수 있는 것으로 나타났다(Virginia el. al., 2018). 그러나, PKC와 직접 접촉했을 때 이 변종의 반응성은 평가되지 않았다. PKE(8-10% 오일)에서, 높은 오일 함량은 오일을 에너지원으로 사용할 수 있는 균주를 쉽게 선택할 수 있게 한다; 반면, 용매-추출된 PKM(<3% 오일)에서는 오일 함량이 더 많이 감소하고, 이러한 제한된 에너지원은 만난이 풍부한 섬유소를 활용하기 위해 더 높은 수준의 셀룰로오스 분해 효소(cellulolytic enzymes)를 분비할 수 있는 균주를 쉽게 선택할 수 있게 하였다. 본 발명에서는, 만난-분해 박테리아를 스크리닝하기 위한 기질로 낮은 오일 PKM을 사용하였다. PKM을 접종하기 위해 다양한 농장의 팜 열매 외피에서 나온 박테리아 군집을 사용하였다. PKM 인큐베이션에 의해 강화된 박테리아 분리주를 그들의 만놀분해 활성에 대해 추가로 조사하였다. PKC-반응성 박테리아 분리주 중에서, DSM33646은 바실러스 서브틸리스로 확인되었다(16S 서열을 GenBank의 데이터베이스와 비교할 때 98% 쌍별 동일성).We sought to identify natural beneficial bacterial isolates that could improve the nutritional profile of PKC and be applied with PKC as direct feeding microorganisms. Most studies have largely focused on the utilization of fermentative strains obtained from cell collection centers or from strains isolated directly from milker cakes. In 2018, Virginia and others reported that mannanase-producing Bacillus was isolated from a palm oil mill area. Subtilis strain CK7 was identified. It has been shown that the coenzyme secreted by CK7 can release reducing sugars from PKC (Virginia et al., 2018). However, the reactivity of this variant when directly contacted with PKC has not been evaluated. In PKE (8-10% oil), the high oil content allows easy selection of strains that can use oil as an energy source; On the other hand, in solvent-extracted PKM (<3% oil), the oil content is reduced more, and this limited energy source allows mannan to secrete higher levels of cellulolytic enzymes to utilize the rich fiber. This made it easy to select the strains available. In the present invention, low oil PKM was used as a substrate for screening mannan-degrading bacteria. To inoculate PKM, bacterial communities from palm fruit hulls from various plantations were used. Bacterial isolates enriched by PKM incubation were further examined for their mannolytic activity. Among PKC-reactive bacterial isolates, DSM33646 was a Bacillus subtilis (98% pairwise identity when comparing the 16S sequence to the database in GenBank).
DSM33646 분리주의 PKC에 대한 반응성을 추가로 평가하기 위해, PKC와 함께 인큐베이션 시 DSM33646 분리주의 증식 및 만놀분해 효소를 분비하는 능력을 검사하고 CK7 균주의 능력과 비교하였다. DSM33646 및 CK7을 PKM에 다시 도입하였다(6×108 cfu/g). 상이한 발효/블렌딩 시간(발효/블렌딩 후 6시간부터 시작)에서 DSM33646 분리물로 접종된 PKM의 물 추출물은 만놀분해 활성(적어도 3가지 형태의 만난 기질인 LBG, 곤약 및 선형 만난에 대해)에서 상당한 증가를 나타냈고, 반면 CK7 균주의 접종은 활성의 증가를 나타내지 않았다. DSM33646 균주의 만놀분해 활성은 더 긴 발효/블렌딩 시간에서 지속되고 증가하였다.To further evaluate the reactivity of the DSM33646 isolate to PKC, the ability of the DSM33646 isolate to proliferate and secrete mannolytic enzymes upon incubation with PKC was examined and compared to that of the CK7 strain. DSM33646 and CK7 were reintroduced into PKM (6×10 8 cfu/g). Water extracts of PKM inoculated with DSM33646 isolate at different fermentation/blending times (starting from 6 h after fermentation/blending) showed significant mannolytic activity (against at least three forms of mannan substrates: LBG, konjac and linear mannan). showed an increase, whereas inoculation with the CK7 strain did not show an increase in activity. The mannolytic activity of strain DSM33646 persisted and increased at longer fermentation/blending times.
결론적으로, 본 발명은 만난-풍부 PKC에 매우 반응성인 B. 서브틸리스 분리주를 동정하였다. 이 분리주는 PKC의 발효/블렌딩에서 또는 DFM으로서 PKC-기반 식단에 직접 포함되는 사료 산업에서 사용하기 위해 추가로 개발될 수 있다.In conclusion, the present invention identified B. subtilis isolates that were highly reactive to mannan-enriched PKC. This isolate could be further developed for use in the feed industry in fermentation/blending of PKC or directly included in PKC-based diets as DFM.
실시예Example 2: 2: PKMPKM 특이적 균주를 선택하기 위한 본 발명의 공정 Process of the present invention for selecting specific strains
느슨한(loose) 팜 열매와 관련된 박테리아를 PKM과 물(1:5, w/w)에 접종하고 PKM 특이적 균주를 선택하기 위해 37℃에서 >2주 동안 인큐베이션하였다. 그런 다음 배양에서 생존 가능한 박테리아를 증식시키고 테스트하였다. 바실러스 서브틸리스 균주 DSM33646을 공정에서 분리하였다.Bacteria associated with loose palm fruit were inoculated into PKM and water (1:5, w/w) and incubated at 37°C for >2 weeks to select PKM-specific strains. Viable bacteria were then grown and tested in culture. bacillus Subtilis strain DSM33646 was isolated from the process.
다른 만난-분해 박테리아는 박테리아 수집물로부터 스크리닝되거나 본 발명의 공정을 거치지 않고 PKE(8-10% 오일 함량을 가짐), 식품, 환경으로부터 직접 분리되었다. 낮은 오일 PKM은 만난 섬유를 효율적으로 사용할 수 있는 미생물을 분리하기 위한 특수 천연 공급원료 역할을 하는데, 이는 PKE보다 오일 함량이 현저히 낮기 때문에 탄소원으로 오일을 기반으로 생존할 수 있는 박테리아를 분리하는 것을 방지하기 때문이다. 공개된 바실러스 서브틸리스 균주 CK7은 환경으로부터 분리되었고 만난 분해 능력이 있는 것으로 밝혀져 본 발명의 공정을 통해 스크리닝된 균주의 진보성을 보여주기 위한 대조군으로 사용하였다.Other mannan-degrading bacteria were screened from bacterial collections or isolated directly from PKE (with 8-10% oil content), food, and the environment without undergoing the process of the present invention. Low-oil PKM serves as a specialized natural feedstock for isolating microorganisms that can efficiently use mannan fibers, as it has a significantly lower oil content than PKE, preventing the isolation of bacteria that can survive based on oil as a carbon source. Because it does. Bacillus revealed Subtilis strain CK7 was isolated from the environment and found to have the ability to decompose mannan, and was used as a control to demonstrate the inventiveness of the strain screened through the process of the present invention.
실시예Example 3: 3: DSM33646DSM33646 발효/ fermentation/ 블렌딩된blended PKM의PKM's 로딩된loaded 효소 활성 enzyme activity
PKM 1 g을 DSM33646 바실러스 서브틸리스 또는 바실러스 서브틸리스 CK7 6×108 cfu와 발효/블렌딩하였다.PKM 1 g DSM33646 Bacillus subtilis or bacillus Fermented/blended with 6×10 8 cfu of Subtilis CK7.
효소 활성(μmol/min)의 한 단위(U)는 55℃에서 인큐베이션 후 분당 각 기질(곤약/글루코만난, LBG/갈락토만난 및 선형 만난)의 0.5%로부터 1 μmol의 만노스 등가물을 방출하는 데 필요한 효소의 양으로 정의된다(발효/블렌딩된 생성물의 그램당으로 정규화됨).One unit (U) of enzyme activity (μmol/min) is required to release 1 μmol of mannose equivalent from 0.5% of each substrate (konjac/glucomannan, LBG/galactomannan, and linear mannan) per minute after incubation at 55°C. Defined as the amount of enzyme (normalized per gram of fermented/blended product).
실시예Example 4: 본 발명의 방법으로부터 수득한 4: Obtained from the method of the present invention PKMPKM 발효/ fermentation/ 블렌딩된blended 생성물에 to the product 로딩된loaded 효소 활성. Enzyme activity.
아래의 실시예 4 및 5에서는 발효/블렌딩된 가루에서 효소 활성을 유지하면서 발효/블렌딩을 확장할 수 있는 방법을 설명한다. 효소 활성은 DNS 분석에서 발효/블렌딩으로부터 수확/회수된 효소를 사용하여 분당 효소 분석에서 방출되는 환원당의 양으로 측정된다. 분석은 다음과 같이 수행하였다:Examples 4 and 5 below illustrate how fermentation/blending can be scaled up while maintaining enzyme activity in the fermented/blended flour. Enzyme activity is measured as the amount of reducing sugars released in the enzyme assay per minute using enzyme harvested/recovered from fermentation/blending in the DNS assay. The analysis was performed as follows:
a. 반응 혼합물: PKM로부터 수확/회수된 추출된 효소 50 ul(필요한 희석 포함) + 선형 만난 용액 950 ul(0.5% 선형 만난, 0.1 M pH 5.0 완충액)a. Reaction mixture: 50 ul of extracted enzyme harvested/recovered from PKM (including necessary dilutions) + 950 ul of linear mannan solution (0.5% linear mannan, 0.1 M pH 5.0 buffer)
b. 반응조건: 55℃, 1000 rpm, 1시간b. Reaction conditions: 55℃, 1000 rpm, 1 hour
DNS 테스트: 300 ul 반응 혼합물 + 900 ul DNS 용액; 100 dc에서 5분 동안 가열하고, 540 nm에서 흡광도를 측정한다.DNS test: 300 ul reaction mixture + 900 ul DNS solution; Heat at 100 dc for 5 minutes and measure absorbance at 540 nm.
청구항 2의 6시간 발효/블렌딩된 생성물 0.5 g을 PKM과 1:10의 비율로 17시간 동안 더 발효/블렌딩하였다. 5.5 g의 최종 생성물에 로딩된 효소 활성을 측정하였다. 효소 활성(μmol/min)의 한 단위(U)는 55℃에서 인큐베이션한 후 분당 선형 만난 0.5%로부터 1 μmol의 만노스 등가물을 방출하는 데 필요한 효소의 양으로 정의된다(발효/블렌딩된 생성물의 그램당으로 정규화됨). 양성 대조군(Pos ctrl)은 23시간 발효/블렌딩된 생성물 0.5 g이다.0.5 g of the 6-hour fermented/blended product of claim 2 was further fermented/blended with PKM at a ratio of 1:10 for 17 hours. The enzyme activity loaded into 5.5 g of final product was measured. One unit (U) of enzyme activity (μmol/min) is defined as the amount of enzyme required to release 1 μmol of mannose equivalent from 0.5% linear mannan per minute after incubation at 55°C (grams of fermented/blended product) normalized to sugar). The positive control (Pos ctrl) is 0.5 g of product fermented/blended for 23 hours.
실시예Example 5: 5: PKMPKM 발효/ fermentation/ 블렌딩된blended 생성물에서 in the product 로딩된loaded 효소 활성. Enzyme activity.
2.5시간 발효/블렌딩된 생성물 1 g을 PKM과 1:4 비율로 2.5시간 동안 더 발효/블렌딩하였다. 발효/블렌딩된 생성물 5 g을 PKM과 1:9 비율로 19시간 동안 더 발효/블렌딩하였다. 최종 생성물 50 g에 로딩된 효소 활성을 측정하였다. 효소 활성(μmol/min)의 한 단위(U)는 55℃에서 인큐베이션한 후 분당 선형 만난 0.5%으로부터 1 μmol의 만노스 등가물을 방출하는 데 필요한 효소의 양으로 정의된다(발효/블렌딩된 생성물의 그램당으로 정규화됨). 양성 대조군(Pos ctrl)은 24시간 발효/블렌딩된 생성물 1 g이고, 음성 대조군(neg ctrl)은 균주 없는 PKM 50 g이다.1 g of the 2.5 hour fermented/blended product was further fermented/blended with PKM at a 1:4 ratio for 2.5 hours. 5 g of the fermented/blended product was further fermented/blended with PKM at a 1:9 ratio for 19 hours. The enzyme activity loaded into 50 g of the final product was measured. One unit (U) of enzyme activity (μmol/min) is defined as the amount of enzyme required to release 1 μmol of mannose equivalent from 0.5% linear mannan per minute after incubation at 55°C (grams of fermented/blended product) normalized to sugar). The positive control (Pos ctrl) is 1 g of product fermented/blended for 24 hours, and the negative control (neg ctrl) is 50 g of PKM without strain.
실시예Example 6: 상이한 용량의 6: Different capacities DSM33646과DSM33646 and 함께 발효/ Fermented together/ 블렌딩된blended PKM에서In PKM 로딩된loaded 효소 활성. Enzyme activity.
PKM 1 g을 다양한 용량(6×106 내지 6×1010 CFU)의 DSM33646 바실러스 서브틸리스와 발효/블렌딩하였다. 효소 활성(μmol/min)의 한 단위(U)는 55℃에서 인큐베이션한 후 분당 LBG/갈락토만난 0.5%으로부터 1 μmol의 만노스 등가물을 방출할 수 있는 효소의 양으로 정의된다(발효/블렌딩된 생성물의 그램당으로 정규화됨).1 g of PKM was administered to various doses (6 × 10 6 to 6 × 10 10 CFU) of DSM33646 Bacillus Fermented/blended with subtilis . One unit (U) of enzyme activity (μmol/min) is defined as the amount of enzyme capable of releasing 1 μmol of mannose equivalent from 0.5% LBG/galactomannan per minute after incubation at 55°C (fermented/blended Normalized to per gram of product).
전술한 설명에서 본 발명의 바람직한 구현예를 설명하였지만, 설계 또는 구성의 세부사항에 있어서 많은 변형 또는 수정이 본 발명을 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 관련 기술 분야의 숙련자라면 이해할 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in the foregoing description, it will be understood by those skilled in the art that many variations or modifications in design or construction details may be made without departing from the present invention.
Claims (25)
(a) 팜핵 가루(palm kernel meal)를 제공하는 단계;
(b) 팜핵 가루를 바실러스 서브틸리스 균주와 접촉시켜 블렌딩 또는 발효된 생성물을 형성하는 단계; 및
(c) 블렌딩 또는 발효된 생성물을 건조하는 단계,
여기서 바실러스 서브틸리스 균주는 DSM33646이다.A method of producing fortified palm-based animal feed comprising the following steps:
(a) providing palm kernel meal;
(b) Palm kernel powder was mixed with Bacillus contacting a subtilis strain to form a blended or fermented product; and
(c) drying the blended or fermented product;
Bacillus here The subtilis strain is DSM33646.
25. The fortified palm-based animal feed according to any one of claims 19 to 24, wherein the animal feed is further blended or fermented with the addition of water and a fresh amount of palm kernel meal.
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