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김치에서 박테리오신을 생산하는 Lactobacillus sakei B16의 분리 및 특성 분석
Isolation and Characterization of a Bacteriocin-Producing Lactobacillus sakei B16 from Kimchi 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.41 no.5, 2012년, pp.721 - 726  

안지은 (충북대학교 식품공학과) ,  김진경 (충북대학교 식품공학과) ,  이형로 (서울대학교 농생명공학부) ,  엄현주 (충북대학교 식품공학과) ,  한남수 (충북대학교 식품공학과)

초록
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본 연구는 김치 내에서 균들의 생육을 조절하고 김치의 저장성과 안전성을 향상시키고자 김치로부터 항균활성이 우수한 박테리오신 생산 유산균을 동정 및 박테리오신의 특성을 확인하고자 하였다. 그 결과 항균활성이 뛰어난 $Lb.$ $sakei$ B16을 선발하였고 이 균주에서 생산되는 박테리오신은 pH와 열에 안정하고 일반적으로 박테리오신이 그람 양성균을 저해하는 것에 비해 본 연구에서 분리한 박테리오신은 그람 음성 유해균을 저해하여 넓은 저해 범위를 갖는 장점이 있다. 반면, trypsin, proteinase K, ${\alpha}$-chymotrypsin을 처리하였을 때 항균 활성이 저하되는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 분리한 박테리오신은 다양한 환경 변화에서 안정하고 체내에 섭취되었을 때 단백질 가수분해 효소에 의해 분해됨으로써 인체에 영향을 주지 않을 것으로 생각된다. 또한 sakacin P cluster 염기서열 정보를 이용하여 $Lb.$ $sakei$ B16에서 박테리오신 유전자의 존재를 확인하였다. 본 연구를 통해 유산균이 생산하는 박테리오신을 이용하여 김치 제조 산업에서 스타터로 개발하여 김치 내에서 미생물의 생육을 조절하고 김치의 저장성과 품질을 향상시킬 수 있을 것이라 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Lactic acid bacteria (LAB) are able to secrete antimicrobial peptides called bacteriocins, which inhibit other bacteria such as pathogenic microorganisms. Therefore, bacteriocin-producing starters can be used as natural biopreservatives for various foods. The objective of this study was to screen an...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 김치 내에서 미생물의 생육을 조절하고 김치의 저장성과 안전성을 향상시키고자 김치로부터 박테리오신을 생산하는 유산균을 분리하고 그 특성을 확인하고자 한다.
  • 본 연구는 김치 내에서 균들의 생육을 조절하고 김치의 저장성과 안전성을 향상시키고자 김치로부터 항균활성이 우수한 박테리오신 생산 유산균을 동정 및 박테리오신의 특성을 확인하고자 하였다. 그 결과 항균활성이 뛰어난 Lb.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Lactococcus lactis가 생산하는 nisin은 치즈산업과 통조림 산업에서 무엇으로 사용되는가? Lactococcus lactis가 생산하는 nisin은 대표적인 박테리오신으로 미국, 유럽 등 세계 여러 나라에서 치즈산업이나 통조림 산업에서 식품보존제로 사용하고 있으며 그 외 소시지 및 육제품, 우유 및 유제품과 같은 발효식품에서 분리한 Lactobacillus, Enterococcus, P ediococcus 속이 생산하는 박테리오신을 이용한 식품의 유통기간 연장에 대한 연구가 많이 이루어져 왔다(6-8). 반면, 채소발효식품인 김치나 사우어크라우트 등에서 분리한 유산균이 생산하는 박테리오신에 대한 연구는 부족한 실정이다(1).
김치로부터 항균활성이 우수한 박테리오신 생산 유산균 동정 및 박테리오신의 특성을 확인하고자 한 본 연구의 결과는 무엇인가? 본 연구는 김치 내에서 균들의 생육을 조절하고 김치의 저장성과 안전성을 향상시키고자 김치로부터 항균활성이 우수한 박테리오신 생산 유산균을 동정 및 박테리오신의 특성을 확인하고자 하였다. 그 결과 항균활성이 뛰어난 Lb. sakei B16을 선발하였고 이 균주에서 생산되는 박테리오신은 pH와 열에 안정하고 일반적으로 박테리오신이 그람 양성균을 저해하는 것에 비해 본 연구에서 분리한 박테리오신은 그람 음성 유해균을 저해하여 넓은 저해 범위를 갖는 장점이 있다. 반면, trypsin, proteinase K, α-chymotrypsin을 처리하였을 때 항균 활성이 저하되는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 분리한 박테리오신은 다양한 환경 변화에서 안정하고 체내에 섭취되었을 때 단백질 가수분해 효소에 의해 분해됨으로써 인체에 영향을 주지 않을 것으로 생각된다. 또한 sakacin P cluster 염기서열 정보를 이용하여 Lb. sakei B16에서 박테리오신 유전자의 존재를 확인하였다. 본 연구를 통해 유산균이 생산하는 박테리오신을 이용하여 김치 제조 산업에서 스타터로 개발하여 김치 내에서 미생물의 생육을 조절하고 김치의 저장성과 품질을 향상시킬 수 있을 것이라 기대된다.
박테리오신이란? 박테리오신은 펩타이드 또는 단백질로 구성된 항균성 물질로 같은 환경에서 자라는 다른 미생물에 대한 경쟁적인 저해제로 다양한 미생물에서 분리된다(1). 특히 유산균은 김치 발효에 중요한 역할을 하며 다양한 항균물질을 생산하는 것으로 알려졌으며 박테리오신은 균체 표면에 있는 특이적인 receptor에 흡착 후 세포막의 수송단백질과 결합하여 세포의 DNA나 리보솜을 파괴하여 세포를 사멸시키거나 박테리오신 분자가 transmembrane helix를 형성한 뒤 세포막의 수송단백질과 결합하여 단백질 분자의 기질 특이성을 파괴하고 세포 내 성분을 유출시켜 세포의 에너지 대사와 생리적 기능을 상실시키는 것으로 알려져 있다(2,3).
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참고문헌 (17)

  1. Kim HK, Lee KH, Kim JH. 2004. Bacteriocins produced by lactic acid bacteria isolated from Kimchi. J Agric Life Sci 38: 15-24. 

  2. Zendo T, Yoneyama F, Sonomoto K. 2010. Lactococcal membrane-permeabilizing antimicrobial peptides. Appl Microbiol Biotechnol 88: 1-9. 

  3. Nissen-Meyer J, Oppegard C, Rogne P, Haugen HS, Kristiansen PE. 2010. Structure and mode-of-action of the two-peptide (Class-IIb) bacteriocins. Probiotics Antimicro Prot 2: 52-60. 

  4. Cleveland J, Montville TJ, Nes IF, Chikindas ML. 2001. Bacteriocins: safe, natural antimicrobials for food preservation. Int J Food Microbiol 71: 1-20. 

  5. Drider D, Fimland G, Hechard Y, McMullen LM, Prevost H. 2006. The continuing story of class IIa bacteriocins. Microbiol Mol Biol Rev 70: 564-582. 

  6. Hata T, Tanaka R, Ohmomo S. 2010. Isolation and characterization of plantaricin ASM1: a new bacteriocin produced by Lactobacillus plantarum A-1. Int J Food Microbiol 137: 94-99. 

  7. Alverez-Cisneros YM, Fernandez FJ, Wacher-Rodarte C, Aguilar MB, Sainz Espunes Tdel R, Ponce-Alquicira E. 2010. Biochemical characterization of a bacteriocin-like inhibitory substance produced by Enterococcus faecium MXVK29, isolated from mexican traditional sausage. J Sci Food Agric 14: 2475-2481. 

  8. Devi SM, Halami PM. 2011. Detection and characterization of pediocin PA-1/AcH like bacteriocin producing lactic acid bacteria. Curr Microcbiol 63: 181-185. 

  9. Kim JH. 1995. Inhibition of Listeria monosytogenes by bacteriocin(s) from lactic acid bacteria isolated from Kimchi. Agric Chem Biotechnol 38: 302-307. 

  10. Chang JY, Lee HJ, Chang HC. 2007. Identification of the agent from Lactobacillus plantarum KFRI464 that enhances bacteriocin production by Leuconostoc citreum GJ7. J Appl Microbiol 103: 2504-2515. 

  11. Lim, SM, Im DS. 2009. Screening and characterization of probiotic lactic acid bacteria isolated from Korean fermented foods. J Microbiol Biotechnol 19: 178-186. 

  12. Eom HJ, Park JM, Seo MJ, Kim MD, Han NS. 2008. Monitoring of Leuconostoc mesenteroides DRC starter in fermented vegetable by random integration of chloramphenicol acetyltransferase gene. J Ind Microbiol Biotechnol 35: 935-939. 

  13. Chang JY, Chang HC. 2010. Improvements in the quality and shelf life of Kimchi by fermentation with the induced bacteriocin-producing strain Leuconostoc citreum GJ7 as a starter. J Food Sci 75: 103-110. 

  14. Eom HJ, Seo DM, Han NS. 2007. Selection of psychrotrophic Leuconostoc spp. producing highly active dextransucrase from lactate fermented vegetables. Int J Food Microbiol 10: 61-67. 

  15. Shin MS, Han SK, Ryu JS, Lee WK. 2008. Isolation and partial characterization of a bacteriocin produced by Pediococcus pentosaceus K23-2 isolated from Kimchi. J Appl Mircobiol 105: 331-339. 

  16. Urso R, Rantsiou K, Cantoni C, Comi G, Cocolin L. 2006. Sequencing and experssion analysis of the sakacin P bacteriocin produced by a Lactobacillus sakei strain isolated from naturally fermented sausages. Appl Microbiol Biotechnol 71: 480-485. 

  17. Xiraphi N, Georgalaki M, Rantsiou K, Cocolin L, Tsakalidou E, Drosinos EH. 2008. Purification and characterization of a bacteriocin produced by Leuconostoc mesenteroides E131. Meat Sci 80: 194-203. 

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