[학위논문]식품 유래 유산균 Lactobacillus brevis FBL-3을 이용한 감마아미노부티르산 생산 Production of γ-aminobutyric acid by Lactobacillus brevis FBL-3 derived from the foods원문보기
γ-aminobutyric acid (GABA)는 비단백질성 아미노산으로 단백질에서 발견되지 않지만 신경전달물질로서 뇌나 척추에 존재하며 L-glutamic acid가 glutamic acid decarboxylase에 의해 탈탄산화 되는 비가역적인 반응에 의해 생성된다. ...
γ-aminobutyric acid (GABA)는 비단백질성 아미노산으로 단백질에서 발견되지 않지만 신경전달물질로서 뇌나 척추에 존재하며 L-glutamic acid가 glutamic acid decarboxylase에 의해 탈탄산화 되는 비가역적인 반응에 의해 생성된다. GABA 뇌동맥경화증 및 뇌졸중, 이뇨작용, 체중감소, 당뇨병 예방, 항우울작용, 항산화작용, 불안증세와 통증의 완화, 신경안정작용 등의 기능성을 가지고 있다고 보고되었기 때문에 생리학적으로 아주 유용한 물질임을 알 수 있다. 자연적으로 GABA를 생산할 때 외부환경조건이 불리하면 식물의 GABA 생성이 급격히 증가하는 것으로 보고되어 있으나, 식물의 자체 효소를 활성화하는 방법으로 GABA 함량의 증가는 한계점이 존재하며, 천연물 소재의 경우 원료의 수급이나 생산에서 대형 장치와 공간이 필요하다는 단점이 있다. 본 연구에서는 이런 단점을 해결함과 동시에 GABA의 대량생산을 위하여 김치에서 분리해 낸 GABA생산균인 Lactobacillus brevis FBL-3을 이용하여 배지 성분과 발효 조건의 최적화를 확립하였다. 50 mL 바이알을 이용하여 혐기적인 조건으로 37C, 200 rpm에서 실험하였고 배지의 중요 인자를 선택하기 위하여 plackett-burman 방법을 이용하였으며 최대경사법을 통한 중심점 결정 이후 box-bhenken design을 통해 yeast extract 25.04 g/L, MSG 60 g/L, MnCl2•4H2O 0.125 g/L의 조건에서 최대 41.82 g/L의 GABA 생산을 예측하였다. 또한 2.5 L의 실험실 수준의 발효조를 이용하여 pH 5, 37C가 GABA의 최적 배양 조건인 것을 확인하였고 glucose와 MSG의 추가적인 첨가를 통해 최대 75.12 g/L의 GABA를 생산함을 확인하였다.
γ-aminobutyric acid (GABA)는 비단백질성 아미노산으로 단백질에서 발견되지 않지만 신경전달물질로서 뇌나 척추에 존재하며 L-glutamic acid가 glutamic acid decarboxylase에 의해 탈탄산화 되는 비가역적인 반응에 의해 생성된다. GABA 뇌동맥경화증 및 뇌졸중, 이뇨작용, 체중감소, 당뇨병 예방, 항우울작용, 항산화작용, 불안증세와 통증의 완화, 신경안정작용 등의 기능성을 가지고 있다고 보고되었기 때문에 생리학적으로 아주 유용한 물질임을 알 수 있다. 자연적으로 GABA를 생산할 때 외부환경조건이 불리하면 식물의 GABA 생성이 급격히 증가하는 것으로 보고되어 있으나, 식물의 자체 효소를 활성화하는 방법으로 GABA 함량의 증가는 한계점이 존재하며, 천연물 소재의 경우 원료의 수급이나 생산에서 대형 장치와 공간이 필요하다는 단점이 있다. 본 연구에서는 이런 단점을 해결함과 동시에 GABA의 대량생산을 위하여 김치에서 분리해 낸 GABA생산균인 Lactobacillus brevis FBL-3을 이용하여 배지 성분과 발효 조건의 최적화를 확립하였다. 50 mL 바이알을 이용하여 혐기적인 조건으로 37C, 200 rpm에서 실험하였고 배지의 중요 인자를 선택하기 위하여 plackett-burman 방법을 이용하였으며 최대경사법을 통한 중심점 결정 이후 box-bhenken design을 통해 yeast extract 25.04 g/L, MSG 60 g/L, MnCl2•4H2O 0.125 g/L의 조건에서 최대 41.82 g/L의 GABA 생산을 예측하였다. 또한 2.5 L의 실험실 수준의 발효조를 이용하여 pH 5, 37C가 GABA의 최적 배양 조건인 것을 확인하였고 glucose와 MSG의 추가적인 첨가를 통해 최대 75.12 g/L의 GABA를 생산함을 확인하였다.
γ - Aminobutyric acid (GABA) is a proteinaceous amino acid that is not found in proteins, but it exists in the brain and spinal cord as a neurotransmitter. GABA is produced by an irreversible reaction in which L-glutamic acid is decarboxylated by glutamic acid decarboxylase. It has been inf...
γ - Aminobutyric acid (GABA) is a proteinaceous amino acid that is not found in proteins, but it exists in the brain and spinal cord as a neurotransmitter. GABA is produced by an irreversible reaction in which L-glutamic acid is decarboxylated by glutamic acid decarboxylase. It has been informed that GABA is a physiologically very useful substance because it has been reported to have functions such as cerebral artery sclerosis and stroke, diuretic action, weight loss, prevention of diabetes, antidepressant action, antioxidant action, anxiety symptom and pain relief. GABA is naturally produced when external environmental conditions are disadvantageous, but there is a limit to the increase of GABA content by the method of activating enzymes of plants themselves. In the case of natural material, there is a disadvantage that it requires a space with large equipment from supply and demand of raw materials and production. In this study, in order to overcome this disadvantage by development of the method for mass production of GABA, optimization of media components and fermentation conditions was established by using a GABA-producing strain Lactobacillus brevis FBL-3 isolated from Kimchi. Microbial fermentation in 50 mL vials was carried out, at 37°C. and 200 rpm under facultative anaerobic conditions. Plackett-Burman design was used to select critical factors of the media components. After determining the center points for further optimization step via the steepest ascent method, analysis through the Box-Bhenken design method predicted to produce up to 41.82 g/L GABA when yeast extract 25.04 g/L, MSG 60 g/L and MnCl24H2O 0.125 g/L were used as fermentation medium. Using a 2.5 L laboratory-scale fermentor, it was confirmed that pH 5 and 37°C were optimal conditions for GABA production by strain FBL-3, and the intermittent addition of glucose and MSG during fermentation could result in increase of GABA concentration up to 75.12 g/L.
γ - Aminobutyric acid (GABA) is a proteinaceous amino acid that is not found in proteins, but it exists in the brain and spinal cord as a neurotransmitter. GABA is produced by an irreversible reaction in which L-glutamic acid is decarboxylated by glutamic acid decarboxylase. It has been informed that GABA is a physiologically very useful substance because it has been reported to have functions such as cerebral artery sclerosis and stroke, diuretic action, weight loss, prevention of diabetes, antidepressant action, antioxidant action, anxiety symptom and pain relief. GABA is naturally produced when external environmental conditions are disadvantageous, but there is a limit to the increase of GABA content by the method of activating enzymes of plants themselves. In the case of natural material, there is a disadvantage that it requires a space with large equipment from supply and demand of raw materials and production. In this study, in order to overcome this disadvantage by development of the method for mass production of GABA, optimization of media components and fermentation conditions was established by using a GABA-producing strain Lactobacillus brevis FBL-3 isolated from Kimchi. Microbial fermentation in 50 mL vials was carried out, at 37°C. and 200 rpm under facultative anaerobic conditions. Plackett-Burman design was used to select critical factors of the media components. After determining the center points for further optimization step via the steepest ascent method, analysis through the Box-Bhenken design method predicted to produce up to 41.82 g/L GABA when yeast extract 25.04 g/L, MSG 60 g/L and MnCl24H2O 0.125 g/L were used as fermentation medium. Using a 2.5 L laboratory-scale fermentor, it was confirmed that pH 5 and 37°C were optimal conditions for GABA production by strain FBL-3, and the intermittent addition of glucose and MSG during fermentation could result in increase of GABA concentration up to 75.12 g/L.
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