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문제 정의
- soA沥에 대한 길항세 균으로서 Stenotrophomonas maltophilia BW-13이 토양으로부터 분리되었으며, 유묘와 성체식물에서 방제효과를 검정한 결과 유의적으로 높은 방제가를 나타내었다(김 등, 2005). 본 연구에서는 길항세 균 S. maltophilia BW-13 균주를 이용하여 미생물 농약을 개발하기 위해 대량배양을 위한 배양조건 및 탄소원을 선 발하였다.
제안 방법
- "/에 대한 길항세 균으로 보고된 Stenotrophomonas maltophilia BW- 13 균주의 배양적 특성과 항균물질의 생산능을 조사하고 대량배지를 선발하였다. BW-13 균주의 초기 pH와 배양 적온을 조사한 결과, pH는 6.
- BW-13 균주의 배양적온을 조사하기 위해, NB 배지에 BW-13 균주를 접종한 후 20℃에서 50。(2까지 5℃ 간격으로 조정된 진탕배양기(180 rpm, 48시간)에 배 양하면서 24, 48시간째에 배양액 (2mZ)을 회수하여 살균 수로 10배 희석한 다음 550#에서 흡광도를 조사하여 세균의 밀도를 측정하였다.
- 저분자 탄소원으로는 fructose, glucoselactose, surcrose, maltose, mannitol, mannose, sorbitol 등을 사용하였으며, 고분자 탄소원으로는 개량제(doughconditioner), 미강(rice bran), 옥수수전분(com starch), 고 구마전분(sweet potato starch) 등을 각각 3%씩 첨가하였다. 각 탄소원이 포함된 기초배지에 길항세균을 접종한 후 30℃, 5일간 진탕배양하면서 24시간마다 균체를 회수 하여 살균수로 10배 희석한 후 550 nm에서 흡광도를 조 사하여 세균밀도를 측정하였다. 탄소원에 따른 항균물질 생산에 대한 영향을 조사하기 위해, 각 배지에서 배양된상층액 을 pore size 0.
- 기초배지에 다양한 탄소 원을 3% 첨가하고 BW-13 균주의 증식을 조사하였다. 그 결과 고분자 탄소원인 개량제와 미강를 첨가한 배지에서 흡광도는 각각 A550=2.
- 0에서, 온도는 3VC에서 세균의 생육이 가장 높았다. 대량배양을 위한 효율적인탄소원을 선발하기 위하여 glucose, sucrose, lactose, maltose,manose 등의 저분자 탄소원과 개량제, 미강, 옥수수전분, 고구마전분 등의 고분자 탄소원을 사용하여 BW-13 균주 의 생장과 항균활성에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과, 기초배지에 3% 개량제를 첨가했을 때 BW-13 균주의 세균 증식과 항균활성에 가장 효과적이었다.
- 그 결과, 기초배지에 3% 개량제를 첨가했을 때 BW-13 균주의 세균 증식과 항균활성에 가장 효과적이었다. 따라서 기초배지(1.25% K2HPO4, 0.38% KH2PO4, 0.01% MgSO4 - 7H2O, 0.5% Yeast extract)에 개량제 3% 첨가한 배지 (dough conditioner media)를 BW-13 균주의 대량배양용 배지로선발하였다.
- 5%Yeast extract)에 다양한 저분자 탄소원 또는 고분자 탄소 원을 사용하였다. 저분자 탄소원으로는 fructose, glucoselactose, surcrose, maltose, mannitol, mannose, sorbitol 등을 사용하였으며, 고분자 탄소원으로는 개량제(doughconditioner), 미강(rice bran), 옥수수전분(com starch), 고 구마전분(sweet potato starch) 등을 각각 3%씩 첨가하였다. 각 탄소원이 포함된 기초배지에 길항세균을 접종한 후 30℃, 5일간 진탕배양하면서 24시간마다 균체를 회수 하여 살균수로 10배 희석한 후 550 nm에서 흡광도를 조 사하여 세균밀도를 측정하였다.
- 초기 pH에 따른 BW-13 균주의 생 육 정도를 조사하기 위해 NB 배지를 IN NaOH와 1N HCl 을 이용하여 pH 4.0에서 pH 8.0까지 pH 1.0 간격으 로 보정하고, 진탕배양기(180 rpm, 30#(2)에서 BW-13 균 주를 48시간 배양하면서 24시간 간격으로 배양액을 각각 2 iW씩 채취하여 10배 희석하여 550 nm에서 흡광도를 조사하여 세균밀도를 비교하였다.
- 각 탄소원이 포함된 기초배지에 길항세균을 접종한 후 30℃, 5일간 진탕배양하면서 24시간마다 균체를 회수 하여 살균수로 10배 희석한 후 550 nm에서 흡광도를 조 사하여 세균밀도를 측정하였다. 탄소원에 따른 항균물질 생산에 대한 영향을 조사하기 위해, 각 배지에서 배양된상층액 을 pore size 0.2 μ이의 membrane filter (Millipore, USA)로 여과한 다음, Rotary vaccum evaporatori 이용하여 5배로 농축하고 ethan이로 희석하여 활성을 측정하였다. 활성측정은 조제된 시료를 50#를 흡수시킨 0.
- 2 μ이의 membrane filter (Millipore, USA)로 여과한 다음, Rotary vaccum evaporatori 이용하여 5배로 농축하고 ethan이로 희석하여 활성을 측정하였다. 활성측정은 조제된 시료를 50#를 흡수시킨 0.8 cm paper disk을 PDA 배지에 치상하고, 병원균의 균사절편 과 대치배양하여 25℃에서 7일간 배양 후 저지대를 측정하여 비교하였다.
대상 데이터
- 개량제가 포함하는 성분들은 제빵시 pH 고정, 점성 유지, 보존성 향 상 등의 기능이 있어서 이들 성분이 미생물에도 유사하 게 상승효과를 제공할 것으로 생각된다. 따라서 기초배지 에 개량제 3% 첨가한 것을 BW-13 균주의 대량배양배지 로 선발하였다.
- 탄소원이 길항세균의 생장과 항진균 활성에 미치는 영향을 조사하기 위해, 기초배지 (Basal medium; 1.25%K2HPO4, 0.38% KH2PO4, 0.01% MgSO+ - 7H2O, 0.5%Yeast extract)에 다양한 저분자 탄소원 또는 고분자 탄소 원을 사용하였다. 저분자 탄소원으로는 fructose, glucoselactose, surcrose, maltose, mannitol, mannose, sorbitol 등을 사용하였으며, 고분자 탄소원으로는 개량제(doughconditioner), 미강(rice bran), 옥수수전분(com starch), 고 구마전분(sweet potato starch) 등을 각각 3%씩 첨가하였다.
성능/효과
- BW-13 균주를 공시한 pH로 보정된 NB 배지에서 24시간과 48시간 배양하였을 때 생육정도를 조사한 결과, 초기 pH가 4.0일 때 거의 세균의 생육 이 저지되는 것을 확인하였으며, pH 5.0에서 pH 8.0 사이의 조건에서는 생육정도가 완만하게 증가되었다. 초기 최적 pH는 6.
- #"/에 대한 길항세 균으로 보고된 Stenotrophomonas maltophilia BW- 13 균주의 배양적 특성과 항균물질의 생산능을 조사하고 대량배지를 선발하였다. BW-13 균주의 초기 pH와 배양 적온을 조사한 결과, pH는 6.0~8.0에서, 온도는 3VC에서 세균의 생육이 가장 높았다. 대량배양을 위한 효율적인탄소원을 선발하기 위하여 glucose, sucrose, lactose, maltose,manose 등의 저분자 탄소원과 개량제, 미강, 옥수수전분, 고구마전분 등의 고분자 탄소원을 사용하여 BW-13 균주 의 생장과 항균활성에 미치는 영향을 조사하였다.
- 각 탄소원에 따른 BW- 13 균주의 항진균 활성을 검정하기 위하여 5일간 배양한 배양상등액을 농축하여 paper disk assay한 결과 개량제에서 가장 높은 항균활성을 나타내었다(Fig. 5).
- 3). 공시된 탄소원들 중에서 높은 생육도를 나타낸 개량제, 미강, sucrose를 각각 24시간 간격으로 시간에 따른 세균 밀도 (OD)를 조사한 결과, sucrose의 경우 48시간 이후부터 생육이 억제되었으나, 고분자 물질로 구성된 개량제와 미강 의 경우 120시간까지 지속적인 세균의 생육이 이루어졌 다(Fig. 4). 특히, 이들 탄소원 중 가장 높은 세균밀도(OD) 를 나타낸 개량제 배지를 7 Z 발효기에서 3일간 배양(35#(3, 300 rpm, 1.
- 기초배지에 다양한 탄소 원을 3% 첨가하고 BW-13 균주의 증식을 조사하였다. 그 결과 고분자 탄소원인 개량제와 미강를 첨가한 배지에서 흡광도는 각각 A550=2.6 및 2.4로서 현저하게 높았으며, 다음으로는 저분자 탄소원인 sucrose와 glucose를 첨가한 배지에서 비교적 높은 생장을 유지하였다(Fig. 3). 공시된 탄소원들 중에서 높은 생육도를 나타낸 개량제, 미강, sucrose를 각각 24시간 간격으로 시간에 따른 세균 밀도 (OD)를 조사한 결과, sucrose의 경우 48시간 이후부터 생육이 억제되었으나, 고분자 물질로 구성된 개량제와 미강 의 경우 120시간까지 지속적인 세균의 생육이 이루어졌 다(Fig.
- 대량배양을 위한 효율적인탄소원을 선발하기 위하여 glucose, sucrose, lactose, maltose,manose 등의 저분자 탄소원과 개량제, 미강, 옥수수전분, 고구마전분 등의 고분자 탄소원을 사용하여 BW-13 균주 의 생장과 항균활성에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과, 기초배지에 3% 개량제를 첨가했을 때 BW-13 균주의 세균 증식과 항균활성에 가장 효과적이었다. 따라서 기초배지(1.
- 1). 따라서 BW-13 균주의 최적 배양온도는 3UC인 것으로 확인되었다.
- 이 등(1998)은 NB배지에 각각 탄소원과 질소원을 첨가 하여 항균물질 생산성에 대해 보고한 바 있다. 본 연구에서는 길항세균 BW-13 균주의 대량배양을 위한 영양원으 로 비교적 시중에서 구입이 용이하고, 저렴한 천연고분자 물질인 개량제, 미강, 옥수수전분 등을 기초배지에 첨가 하여 다른 저분자 탄소원들과 비교하였는데, 이들 중 개 량제가 길항세균 S. maltophilia BW-13의 증식과 항진균 활성에 가장 효율적인 탄소원으로 조사되었다. 또한, 개량제에 Yeast e* xtract 첨가하거나 첨가하지 않을 경우세균의 증식과 항진균 활성은 비슷한 양상을 보였는데, 이는 BW-13 균주가 개량제에 다량 함유되어 있는 대두 유 성분을 효과적인 질소원으로 이용하기 때문인 것으로 생각된다.
- 또한, 개량제에 Yeast e* xtract 첨가하거나 첨가하지 않을 경우세균의 증식과 항진균 활성은 비슷한 양상을 보였는데, 이는 BW-13 균주가 개량제에 다량 함유되어 있는 대두 유 성분을 효과적인 질소원으로 이용하기 때문인 것으로 생각된다. 이상의 결과로, 개량제는 BW-13 균주의 항균 활성과 대량 증식에 유용한 영양원인 것으로 확인되었다. 개량제의 구성성분은 대두유 이외에도 포도당, 소맥분, 글 리세린, 지방산 에스테르, 주석산, 초산 및 비타민 C를 함 유하고 있어 대량배양시 세균의 영양원으로 손색이 없으 며, 더욱이 개량제 구성성분의 12%를 차지하는 대두유는 질소원의 기능을 발휘하기 때문에 추가 질소원을 필요로 하지 않으므로 미생물 농약 개발에 있어서 생산단가의 절 감 효과를 가져올 수 있을 것으로 생각된다.
- 4). 특히, 이들 탄소원 중 가장 높은 세균밀도(OD) 를 나타낸 개량제 배지를 7 Z 발효기에서 3일간 배양(35#(3, 300 rpm, 1.5 atm)한 후 생균수를 확인해 본 결과, 다른 탄소원보다 월등히 높은 3.1X1022 CFU/mZ이었다.
후속연구
- 이상의 결과로, 개량제는 BW-13 균주의 항균 활성과 대량 증식에 유용한 영양원인 것으로 확인되었다. 개량제의 구성성분은 대두유 이외에도 포도당, 소맥분, 글 리세린, 지방산 에스테르, 주석산, 초산 및 비타민 C를 함 유하고 있어 대량배양시 세균의 영양원으로 손색이 없으 며, 더욱이 개량제 구성성분의 12%를 차지하는 대두유는 질소원의 기능을 발휘하기 때문에 추가 질소원을 필요로 하지 않으므로 미생물 농약 개발에 있어서 생산단가의 절 감 효과를 가져올 수 있을 것으로 생각된다. 개량제가 포함하는 성분들은 제빵시 pH 고정, 점성 유지, 보존성 향 상 등의 기능이 있어서 이들 성분이 미생물에도 유사하 게 상승효과를 제공할 것으로 생각된다.
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