[논문]Lactobacillus reuteri의 고정화 세포를 이용한 루테린 생산

염은미; 노봉수; 지근억

Lactobacillus reuteri의 고정화 세포를 이용한 루테린 생산
Production of Reuterin by Immobilized Lactobacillus reuteri 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.37 no.2 = no.180, 2005년, pp.318 - 320

염은미 (서울대학교 식품영양학과) , 노봉수 (서울여자대학교 식품미생물공학과) , 지근억 (서울대학교 식품영양학과, (주)비피도 기술연구소)

초록
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Lactobacillus reuteri는 사람과 동물의 장관 내에 존재하는 유산균의 일종으로서 혐기적 조건에서 glycerol을 대사하여 항균 물질인 루테린을 생산한다. 본 연구의 목적은 고정화된 L. reuteri를 이용하여 회분식 또는 연속식 생산 공정을 이용하여 루테린 생산의 반응 조건을 조사하는데 있었다. Agarose를 사용하여 고정화된 L. reuteri는 250mM glycerol과 반응시켜 루테린을 생산하였다. Agarose 농도를 0.5%로 조정한 회분식 생산 공정에서는 약 36시간 동안 루테린 생산이 지속되었고 시간 경과에 따라 루테린의 생산이 점차 감소하였다. 연속식 공정에서는 고정화 균이 현탁세포에 비하여 루테린 생산 시간이 약 2배 정도 연장되었으며 총 루테린의 생산 또한 502mM로 현탁 세포에 비하여 약 1.5배 증가하였다. 본 연구의 결과는 고정화 세포를 이용한 루테린 생산의 증가 가능성을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Lactobacillus reuteri residing in human and animal intestines converts glycerol into reuterin (antimicrobial substance) in anaerobic condition. Attempt was made to increase production efficiency of L. reuteri by employing immobilized cells. L. reuteri was immobilized in agarose beads, which were then reacted with 250 mM glycerol solution. Batch-type production of reuterin with immobilized cells (0.5% agarose beads) lasted for about 36 h, although reuterin production decreased with passage of time. In continuous-type production, period of reuterin production with immobilized cells was extended about twofold and production ratio increased 1.5-fold (502 mM) compared with suspended cells (315 mM). Maximum concentration of reuterin reached 47 mM at 80 min after reaction with glycerol solution. Results of this study indicate that immobilization of Lactobacillus reuteri in agarose beads increased reuterin production.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 실험에서는, 고정화된 L. retiferi를 이용하여 연속식 공정으로 루테린의 생산성 향상을 시도하였기에 보고하는 바이다.

제안 방법

1. reuteri를 agarose에 약 1010 CFU/g 농도롤 고정화하여 루테린의 생산성을 조사하였다. 반응시간이 경과할수록 루테린의 생산은 차즘 줄어들었지만 0.
45 mLVmin로 일정하게 유지한 상태에서 250mM 글리세롤 용액을 40mL 반응조 상충부에 투입하였다. 반응조 내의 beads와 magnetic bar가 부딪혀서 beads가 부서지는 것을 막기 위해 최대한 낮은 속도로 magnetic bau를 회전시켰다. 연속적으로 루테린을 생산시키며 하층으로 유출되는 반응액은 튜브를 통해서 pump에 의해 일정속도로 fraction collector(Amersham Bioscience RediFrac fraction collector, Sweden)의 시험관에 수집되었다.
루테린(ehydroxypropionaldehyde, p-HPA) 함량의 분석법은 Luthi-Peng 등의 분석법에 준하였고 acrolein올 표준물질로 사용 하였다(13). 실험을 위하여 0.05 N HC₁ 용매에 tryptophan(Trp) 을 넣어 최종 10mM의 Tip-HCl 용매를 만들었다. 그리고 50 mL의 시료에 10 mM Trp-HCl 용매를 38mL를 가했다, 그 다 음에 37% HC₁ 를 150mL 위의 혼합액에 더하고 37℃ 배양기 에서 20분간 반응시켰다.
그 후 ELISA reader!- 이용하여 570 nm에서 반응액의 absorbance를 측정하였다. 필요에 따라 시료를 증류수를 사용하여 희석하여 실험하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 균주는 ATCC에서 구입한 L. reuteri ATCC 53608 균주를 사용하였다. 본 배양시에는 MRS broth에 접종하여 계대 배양한 배양액을 3% 접종하였고 37℃ 배양기에서 15- 18시간동안 혐기상태로 배양하였다.

이론/모형

루테린(ehydroxypropionaldehyde, p-HPA) 함량의 분석법은 Luthi-Peng 등의 분석법에 준하였고 acrolein올 표준물질로 사용 하였다(13). 실험을 위하여 0.

성능/효과

따라서 지속적인 항균물질의 생산과 균의 활력 유지를 위하여는, 루테린을 포함하는 용액을 계속 새로운 용액으로 교체하는 것이 필요하다고 생각하였다. 고정화 균체를 이용한 연속식 생산에서 시간에 따른 각각의 분획을 1/2 희석하여 항균력을 측정한 결과, 약 7시간, 즉 fraction collector의 21번째 튜브까지 수집된 분획이 E. coli K12를 증식 억제시키는 것으로 나타났다(Fig. 2). 그리고 8시간 이후, 즉 22번째 튜브 이후부터의 루 테린 분획은 E.
2). 그리고 8시간 이후, 즉 22번째 튜브 이후부터의 루 테린 분획은 E. coli K12 증식을 억제하는 능력이 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 이들 분획물에 대하여 루테린을 정량 분석한 결과, 루테린의 최대 생산은 최종 반응한지 80분만에 도달하였으며 그 후의 루테린 생산은 점차적으로 감소되었다.
5%의 agarose> 함유한 bead의 경우에는 루테린 생산이 약 36시간 동안 지속 되다가 그 후 생산정도가 급격히 약화되는 경향을 보였다. 따라서 0.5%의 agarose를 함유한 beads가 루테린의 생산에 가장 적합하다고 판단되었다. 그러나, 0.
2). 또한 고정화 세포를 이용한 연속식 생산 공정의 최대 루테린 생산량은 47mM로서 현탁세포를 이용한 연속식 공정에서의 35mM과 비교하여 상당히 높은 것으로 나타났다. 이러한 이유로 연속식 생산에서는 루테린의 축적 생산농도가 502mM로서 현탁 세포를 이용하여 얻어진 315 mM 에 비하여 약 1.
reuteri를 agarose에 약 1010 CFU/g 농도롤 고정화하여 루테린의 생산성을 조사하였다. 반응시간이 경과할수록 루테린의 생산은 차즘 줄어들었지만 0.5%의 agarose를 함유한 bead의 경우 기간 동안 반응한 bead에서도 루테린의 생산에 의하여 E. coli K12의 성장이 상당히 억제되는 것으로 관찰되었다(Fig. 1). Yum 둥(12)의 보고에서 현탁세포를 이용한 회분식 루테린 생산 공정에서 약 9시간 안에 루테린의 생산이 거의 중단되는 것에 비하여 고정화 세포를 이용하였을 때 루테린의 생산 가능 시간이 현저히 연장되는 결과였다.
5배 증가하였다(Table 1). 이는 agarose# 이용한 세포 고정화가 현탁 세포와 비교하여 루테린 생산 시간이 연장되어 결과적으로 보다 많은 양의 루테린을 생산하였으며 고정화 세포를 이용한 방법이 루테린의 효율적 생산에 적용될 수 있음을 의미한다고 볼 수 있다.
coli K12 증식을 억제하는 능력이 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 이들 분획물에 대하여 루테린을 정량 분석한 결과, 루테린의 최대 생산은 최종 반응한지 80분만에 도달하였으며 그 후의 루테린 생산은 점차적으로 감소되었다. Yum 둥(12)의 보고에서 현탁세포를 이용한 연속식 생산에서 루테린 생산의 지속 시간이 4시간이었던 결과와 비교하여, 고정화 세포를 이용한 연속식 생산 공정이 현탁세포를 이용한 연속식 생산에 비하여 루테린 생산의 지속 시간이 2배로 연장되는 효과가 있었다(Fig.
0)로 두 번 세척하였다. 제조된 beads의 최종 agarose 농도는 각각 0.5%, 1%, 1.5% 이었다. 제조된 각각의 agarose bsds는 250 mM glycerol 용액 (5mL)을 함유한 10 mL 용기에 각각 넣고 rubber lid와 aluminium cap으로 용기의 입구를 막은 다음, 용기 안의 공기를 빼내어 진공 상태로 만들었다.

참고문헌 (13)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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