멸치 젓갈에서 분리한 유산균의 고정화에 의한 γ-Amniobutyric acid(GABA)의 생산 Production of γ-aminobutyruic acid(GABA) by immobilization of lactic acid bacteria isolated from salt fermented anchovy원문보기
γ-Aminobutyric acid(GABA)는 비 아미노 물질로서 신경전달, 고혈압, 신경안정 및 우울증의 치료에 사용되는 신기능성 물질로 알려져 있으며 특히 불면증, 우울증 등에 효능이 있다.
본 연구는 GABA를 대량으로 생산하기 위하여 멸치젓갈로부터 GABA 생산 유산균을 분리하기 위하여 MRS 배지에 접종한 후 생성된 균체 중 GABA 생산 균주를 선별하였다. MRS 배지에서 선별된 균주 중 GABA 생산능이 있는 9 균주를 다시 선별하였다. 그 중 GABA 생산능을 측정하였고 이들 균주중 GABA의 생성능이 우수한 3균주를 ...
γ-Aminobutyric acid(GABA)는 비 아미노 물질로서 신경전달, 고혈압, 신경안정 및 우울증의 치료에 사용되는 신기능성 물질로 알려져 있으며 특히 불면증, 우울증 등에 효능이 있다.
본 연구는 GABA를 대량으로 생산하기 위하여 멸치젓갈로부터 GABA 생산 유산균을 분리하기 위하여 MRS 배지에 접종한 후 생성된 균체 중 GABA 생산 균주를 선별하였다. MRS 배지에서 선별된 균주 중 GABA 생산능이 있는 9 균주를 다시 선별하였다. 그 중 GABA 생산능을 측정하였고 이들 균주중 GABA의 생성능이 우수한 3균주를 API 50 CHL kit 및 gram positive identification(GPI)으로 형태학적, 생리학적 특성을 조사한 결과 Lactobacillus brevis BH-21, Lactobacillus rhamnosus BH-32 및 Lactobacillus plantarum BH-38로 명명하였다.
이 3 균주의 생육특성은 온도 35℃, pH 5.5에서 MRS배지에서 48시간 후에 생육이 우수하였다. 이에 병행하여 산 생성량도 균주의 대수 증식기에서 활발하게 분비되는 것을 알 수 있었다. 분리된 Lactobacillus sp.의 탄소원 이용은 maltose와glucose의 첨가에 따른 성장 정도는 큰 차이점을 보이지 않았다.
Lactobacillus sp. 속은 사람의 대장에서 생균으로서 중요한 역할을 한다. 인공위액에 대한 내성 실험결과 Lactobacillus brevis BH-21에서 3시간 경과 후에도 85% 생존율을 나타내었고, Lactobacillus rhamnosus BH-32는 90% 이상의 높은 생존율을 나타내었다. 그리고 Lactobacillus plantarum BH-38은 41.7%의 생존율을 나타내어 균주 별로 인공위액에 대한내성은 큰 차이를 나타냈다. 내담즙성을 측정한 결과 Lactobacillus brevis BH-21를 포함한 3균주는 성장에 지장을 받지 않았으며 87.3%이상의 생존율을 나타내었다. 산생성능에 있어서는 Lactobacillus brevis BH-21 균주가 60시간 경과 후 0.6∼0.9%의 적정 산도까지 도달하였고 이때 pH는 3.9∼5.2이었다. 한편 cholesterol 저하능을 측정한 결과 3균주 중에서 Lactobacillus brevis BH-21가 68% 이상의 우수한 저하능력을 나타내었고, 그 다음이 Lactobacillus rhamnosus BH-32가 65%, Lactobacillus plantarum BH-38이 60%의 순이였다. 담즙산에 대한 내성과 cholesterol 저하능력과의 관련성은 상호간의 유의적인 관계가 없는 것으로 나타났다. 본 실험에서 얻은 이들 균주는 인체에 섭취될 경우 사멸하지 않고 소화관 하부까지 도달할 수 있는 잠재성이 있었으며, 따라서 이들 분리주는 정장제로 이용될 수 있다고 생각되었다.
GABA을 반연속적으로 생산하기 위하여 GABA 생산능이 우수한 균주를 고정화 시켜 GABA 생산을 시도하였다. Lactobacillus berevis BH-21의 균체를 고정화하여 column 형 reactor에 의하여 연속적으로 GABA의 생산을 실험하였다. 연속 발효의 최적조건은 담체는 3.0% sodium alginate로 직경 2.2mm의 bead를 제조하여 기질 주입 속도는 20mL/h이였다. Column 형 reactor에 의한 연속 발효시 25일까지는 32.5 ∼ 34.5mg/L의 GABA를 생산할 수 있었고 30일까지는 안전하게 생산할 수 있었다.
Lactobacillus berevis BH-21 균체를 sodium alginate로 고정화 시킨다는 column reactor로 24시간 경과 후 그리고 30일간 경과한 수 현미경으로 관찰한 결과 약간의 균체 탈락현상을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 Lactobacillus berevis BH-21 의 균체를 고정화하여 column향 reactor에서 반연속적으로 GABA를 생성할 수 있다는 결론을 얻었다.
γ-Aminobutyric acid(GABA)는 비 아미노 물질로서 신경전달, 고혈압, 신경안정 및 우울증의 치료에 사용되는 신기능성 물질로 알려져 있으며 특히 불면증, 우울증 등에 효능이 있다.
본 연구는 GABA를 대량으로 생산하기 위하여 멸치젓갈로부터 GABA 생산 유산균을 분리하기 위하여 MRS 배지에 접종한 후 생성된 균체 중 GABA 생산 균주를 선별하였다. MRS 배지에서 선별된 균주 중 GABA 생산능이 있는 9 균주를 다시 선별하였다. 그 중 GABA 생산능을 측정하였고 이들 균주중 GABA의 생성능이 우수한 3균주를 API 50 CHL kit 및 gram positive identification(GPI)으로 형태학적, 생리학적 특성을 조사한 결과 Lactobacillus brevis BH-21, Lactobacillus rhamnosus BH-32 및 Lactobacillus plantarum BH-38로 명명하였다.
이 3 균주의 생육특성은 온도 35℃, pH 5.5에서 MRS배지에서 48시간 후에 생육이 우수하였다. 이에 병행하여 산 생성량도 균주의 대수 증식기에서 활발하게 분비되는 것을 알 수 있었다. 분리된 Lactobacillus sp.의 탄소원 이용은 maltose와glucose의 첨가에 따른 성장 정도는 큰 차이점을 보이지 않았다.
Lactobacillus sp. 속은 사람의 대장에서 생균으로서 중요한 역할을 한다. 인공위액에 대한 내성 실험결과 Lactobacillus brevis BH-21에서 3시간 경과 후에도 85% 생존율을 나타내었고, Lactobacillus rhamnosus BH-32는 90% 이상의 높은 생존율을 나타내었다. 그리고 Lactobacillus plantarum BH-38은 41.7%의 생존율을 나타내어 균주 별로 인공위액에 대한내성은 큰 차이를 나타냈다. 내담즙성을 측정한 결과 Lactobacillus brevis BH-21를 포함한 3균주는 성장에 지장을 받지 않았으며 87.3%이상의 생존율을 나타내었다. 산생성능에 있어서는 Lactobacillus brevis BH-21 균주가 60시간 경과 후 0.6∼0.9%의 적정 산도까지 도달하였고 이때 pH는 3.9∼5.2이었다. 한편 cholesterol 저하능을 측정한 결과 3균주 중에서 Lactobacillus brevis BH-21가 68% 이상의 우수한 저하능력을 나타내었고, 그 다음이 Lactobacillus rhamnosus BH-32가 65%, Lactobacillus plantarum BH-38이 60%의 순이였다. 담즙산에 대한 내성과 cholesterol 저하능력과의 관련성은 상호간의 유의적인 관계가 없는 것으로 나타났다. 본 실험에서 얻은 이들 균주는 인체에 섭취될 경우 사멸하지 않고 소화관 하부까지 도달할 수 있는 잠재성이 있었으며, 따라서 이들 분리주는 정장제로 이용될 수 있다고 생각되었다.
GABA을 반연속적으로 생산하기 위하여 GABA 생산능이 우수한 균주를 고정화 시켜 GABA 생산을 시도하였다. Lactobacillus berevis BH-21의 균체를 고정화하여 column 형 reactor에 의하여 연속적으로 GABA의 생산을 실험하였다. 연속 발효의 최적조건은 담체는 3.0% sodium alginate로 직경 2.2mm의 bead를 제조하여 기질 주입 속도는 20mL/h이였다. Column 형 reactor에 의한 연속 발효시 25일까지는 32.5 ∼ 34.5mg/L의 GABA를 생산할 수 있었고 30일까지는 안전하게 생산할 수 있었다.
Lactobacillus berevis BH-21 균체를 sodium alginate로 고정화 시킨다는 column reactor로 24시간 경과 후 그리고 30일간 경과한 수 현미경으로 관찰한 결과 약간의 균체 탈락현상을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 Lactobacillus berevis BH-21 의 균체를 고정화하여 column향 reactor에서 반연속적으로 GABA를 생성할 수 있다는 결론을 얻었다.
γ-Aminobutyruic acid(GABA) has several physiological functions such as neuro-transmission and induction of hypertensive effects, diuretic effect, and tranquilizer effects, particularly with regard to sleepiness, depression and autonomic disorders observed during the menopausal or presenium periods.
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γ-Aminobutyruic acid(GABA) has several physiological functions such as neuro-transmission and induction of hypertensive effects, diuretic effect, and tranquilizer effects, particularly with regard to sleepiness, depression and autonomic disorders observed during the menopausal or presenium periods.
This study were designed to produce GABA by lactic acid bacteria which collected from salt fermented anchovy. There were no appreciable difference sin the number of lactic acid bacteria among those samples, meanwhile the number of total bacteria varied significantly from sample to sample. Among nine lactic acid bacteria isolated by MRS media, three strains of lactic acid bacteria produced GABA obtained from those samples were identified as name of Lactobacillus brevis BH-21, Lactobacillus rhamnosus BH-32 and Lactobacillus plantarum BH-38 by the methods of API 50 CHL kit and gram positive identification(GPI).
A growth characteristic of three lactic acid bacteria was investigated to obtain basic information. The optimum temperature and pH on growth of Lactobacillus sp. were 35℃ and around pH 5.5, respectively. And the optimum concentration of the carbohydrate sources was not significant between glucose or maltose. The acidity significantly increased during growth by Lactobacillus brevis BH-21 in 24 hours while pH significantly decreased during growth.
Lactobacillus. sp has been generally recognized as an important lactic acid bacteria present in the normal human intestinal flora. Among the isolates above, three isolates were subjected to the experiments for the resistance to the artificial gastric juice, pH 2.5 and bile salt. Interestingly, three strains survived pH 2.5 after 3 hrs incubation in the artificial gastric juice with more than 87.3% of survival rate. Lactobacillus brevis BH-21 had the highest survival rate of 85%. Three strains including Lactobacillus brevis BH-21 grew gradually in MRS broth in the presence of the artificial bile salt. Cholesterol assimilation was also tested for the three isolates. The result showed that cholesterol concentration of the medium was reduced by three Lactobacillus isolates with more than 57.3%, as compared to the control. Lactobacillus brevis BH-21 had the highest reduction rate of 68%. Judging from these data obtained in vitro, three isolates were to reach the lower small intestine after consumption without a significant loss of viability. This results suggesting that Lactobacillus sp. had the potential to be developed as a probiotic culture which might lower the cholesterol level in human.
The semicontinuous production of GABA by immobilized cells of Lactobacillus brevis BH-21 was investigated in comparison with free cells. The optimum conditions for semicontinuous production of the γ-aminobutyric acid production by using immobilized cells were 2.2mm diameter of 3.0% sodium alginate beads, 20mL/h of substrate feeding rate. Semicontinuous production by immobilized cells showed the highest productivity with replacement of fresh production medium in every 48 h for fourth fermentation cycle following the conditions of GABA productivity. The productivity of 34.5 to 32.0 mg/L could be obtained for 30 days by column type reactor under the optimum conditions. Cell entrapment in an alginate matrix was found to be stable for experimental cell immobilization. On observation through a microscope during semicontinuous production of GABA by column type for reactor, Lactobacillus berevis BH-21 beads was stable state for 24hr, but beads cells was observed to release cells in effluent. The column process was found to give advantages over the batch.
Our results also indicated that the drawback of column reactors was overcome with reactor used in our experiments. This may be useful column type reactor for production of GABA by immobilized cells.
γ-Aminobutyruic acid(GABA) has several physiological functions such as neuro-transmission and induction of hypertensive effects, diuretic effect, and tranquilizer effects, particularly with regard to sleepiness, depression and autonomic disorders observed during the menopausal or presenium periods.
This study were designed to produce GABA by lactic acid bacteria which collected from salt fermented anchovy. There were no appreciable difference sin the number of lactic acid bacteria among those samples, meanwhile the number of total bacteria varied significantly from sample to sample. Among nine lactic acid bacteria isolated by MRS media, three strains of lactic acid bacteria produced GABA obtained from those samples were identified as name of Lactobacillus brevis BH-21, Lactobacillus rhamnosus BH-32 and Lactobacillus plantarum BH-38 by the methods of API 50 CHL kit and gram positive identification(GPI).
A growth characteristic of three lactic acid bacteria was investigated to obtain basic information. The optimum temperature and pH on growth of Lactobacillus sp. were 35℃ and around pH 5.5, respectively. And the optimum concentration of the carbohydrate sources was not significant between glucose or maltose. The acidity significantly increased during growth by Lactobacillus brevis BH-21 in 24 hours while pH significantly decreased during growth.
Lactobacillus. sp has been generally recognized as an important lactic acid bacteria present in the normal human intestinal flora. Among the isolates above, three isolates were subjected to the experiments for the resistance to the artificial gastric juice, pH 2.5 and bile salt. Interestingly, three strains survived pH 2.5 after 3 hrs incubation in the artificial gastric juice with more than 87.3% of survival rate. Lactobacillus brevis BH-21 had the highest survival rate of 85%. Three strains including Lactobacillus brevis BH-21 grew gradually in MRS broth in the presence of the artificial bile salt. Cholesterol assimilation was also tested for the three isolates. The result showed that cholesterol concentration of the medium was reduced by three Lactobacillus isolates with more than 57.3%, as compared to the control. Lactobacillus brevis BH-21 had the highest reduction rate of 68%. Judging from these data obtained in vitro, three isolates were to reach the lower small intestine after consumption without a significant loss of viability. This results suggesting that Lactobacillus sp. had the potential to be developed as a probiotic culture which might lower the cholesterol level in human.
The semicontinuous production of GABA by immobilized cells of Lactobacillus brevis BH-21 was investigated in comparison with free cells. The optimum conditions for semicontinuous production of the γ-aminobutyric acid production by using immobilized cells were 2.2mm diameter of 3.0% sodium alginate beads, 20mL/h of substrate feeding rate. Semicontinuous production by immobilized cells showed the highest productivity with replacement of fresh production medium in every 48 h for fourth fermentation cycle following the conditions of GABA productivity. The productivity of 34.5 to 32.0 mg/L could be obtained for 30 days by column type reactor under the optimum conditions. Cell entrapment in an alginate matrix was found to be stable for experimental cell immobilization. On observation through a microscope during semicontinuous production of GABA by column type for reactor, Lactobacillus berevis BH-21 beads was stable state for 24hr, but beads cells was observed to release cells in effluent. The column process was found to give advantages over the batch.
Our results also indicated that the drawback of column reactors was overcome with reactor used in our experiments. This may be useful column type reactor for production of GABA by immobilized cells.
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