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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 가축용 생균제로서 널리 이용되고 있는 L. plantarum과 L. reuteri 균주의 경제적 배양에 대한 자료를 구축하고자 공통적으로 이용될 수 있는 배지원료들을 통계적인 방법으로 탐색하고자 하였다.
- 본 실험은 L. plantarum과 L. reuteri에 대하여 공통적으로 적용이 가능한 배지성분을 도출하기 위한 목적을 가지고 있다. 따라서 L.
제안 방법
- Potassium phosphate는 세균의 인산 공급원으로 작용할 뿐만 아니라 유산균에 배양에 있어서는 완충제의 기능도 수행하는 것으로 알려져 있으며[21], magnesium은 Lactobacillus의 당 대사과정에 관여하는 주요 효소들의 cofactor로 작용한다고 보고되었으며, 일부 연구에서는 bacteriocin과 같은 대사산물 합성에도 영향을 미치는 것으로 보고된바 있다[22]. L. plantarum과 L. reuteri, 두 균주에게 공통적으로 적용할 수 있는 배지로, sucrose (20.0 g/l), glucose (5.0 g/l), soy peptone (11.0 g/l), yeast extract (5.0 g/l), K2HPO4(0.2 g/l), CH3COONa (2 g/l) 및 MgCl2 (0.02 g/l)를 선택하였고, 실험용 MRS 배지와 국내에서 생산 판매되고 있는 유통 유산균 배지를 대상으로 균체성장 효율을 분석하였으며 그 결과는 Table 4에서 보는 것과 같다. L.
- 각 성분들의 효과 분석을 위한 실험은 PBD 방법에 따라서 설계하였다[4]. 각각의 성분들의 2가지 수준, 즉 높은 수준(+1)과 낮은 수준(-1)으로 나누어서 실험에 적용하였고, 각 성분들에 해당하는 수준들은 Table 1에서 보는 것과 같다. 총 15가지의 성분들을 2가지 수준별로 조합하여 총 20가지의 실험들(runs)을 구성하였으며 자세한 실험설계 및 각 실험에서 얻어진 결과들은 Table 2에서 보는 것과 같다.
- 균주 들의 배양효율에 미치는 배지성분 인자들로는 sucrose, glucose, molasses, yeast extract, corn steep liquor, soy peptone, dipotassium phosphate, manganese chloride, magnesium chloride, tween 80, sodium acetate, ammonium citrate, sodium sulphate 및 ferrous sulphate 등 총 15가지를 선택하였으며, 성분들의 선택기준은 일반적으로 사용되고 있는 MRS broth의 성분으로 하였다. 각 성분들의 효과 분석을 위한 실험은 PBD 방법에 따라서 설계하였다[4].
- 균체의 배양 효율에 대한 결과는 분광광도계(Shimazu, Japan)를 이용하여 600 nm에서의 흡광도로 평가하였다. 최종 배지의 효율분석을 위한 상업용 배지와의 비교실험에 있어서는 각 배지에서 성장한 균체를 연속 희석 방법을 이용한 생균수 평가법을 사용하였다.
- 1C). 배지성분들이 L. plantrum과 L. reuteri의 성장에 미치는 효과에 대한 통계적 유의성을 조사하여, 유의적으로 긍정적 효과를 나타내는 배지성분들을 도출하였다(Fig. 2). 그 결과 L.
- reuteri에 관한 실험들에서 얻어진 결과들을 통합하여 효과를 분석하여야 한다. 이에 본 실험에서는 표준정균분포를 이용한 표준화 수치를 적용하였다[18].
- 각각의 성분들의 2가지 수준, 즉 높은 수준(+1)과 낮은 수준(-1)으로 나누어서 실험에 적용하였고, 각 성분들에 해당하는 수준들은 Table 1에서 보는 것과 같다. 총 15가지의 성분들을 2가지 수준별로 조합하여 총 20가지의 실험들(runs)을 구성하였으며 자세한 실험설계 및 각 실험에서 얻어진 결과들은 Table 2에서 보는 것과 같다.
대상 데이터
- 본 실험에서는 가축용 생균제로 사용되고 있는 Lactobacillus plantarum과 Lactobacillus reuteri를 사용하였다. 각 균주들의 종균 배양은 MRS broth를 사용하였고, 30℃ 진탕배양기에서 150 rpm으로 24시간 동안 배양하였다.
데이터처리
- 실험설계 및 통계분석(정규성분석, 분산분석, 주효과분석)은 모두 MINITAB (version 14, USA) 프로그램을 사용하였다. 각 실험에서 얻어진 결과들(responses)은 정규분포성을 분석한 후에, 정규성이 인정되는 경우에만 효과분석과 분산분석을 수행하였다. 최종 배지성분의 효율 분석을 위한 비교실험결과는 일반선형모형(general linear model)을 이용하여 비교하였으며, 사후검정은 Duncan 방법이 적용되었다.
- 실험설계 및 통계분석(정규성분석, 분산분석, 주효과분석)은 모두 MINITAB (version 14, USA) 프로그램을 사용하였다. 각 실험에서 얻어진 결과들(responses)은 정규분포성을 분석한 후에, 정규성이 인정되는 경우에만 효과분석과 분산분석을 수행하였다.
- 각 실험에서 얻어진 결과들(responses)은 정규분포성을 분석한 후에, 정규성이 인정되는 경우에만 효과분석과 분산분석을 수행하였다. 최종 배지성분의 효율 분석을 위한 비교실험결과는 일반선형모형(general linear model)을 이용하여 비교하였으며, 사후검정은 Duncan 방법이 적용되었다. 사용된 통계프로그램은 SPSS (version 18)이다.
이론/모형
- 균주 들의 배양효율에 미치는 배지성분 인자들로는 sucrose, glucose, molasses, yeast extract, corn steep liquor, soy peptone, dipotassium phosphate, manganese chloride, magnesium chloride, tween 80, sodium acetate, ammonium citrate, sodium sulphate 및 ferrous sulphate 등 총 15가지를 선택하였으며, 성분들의 선택기준은 일반적으로 사용되고 있는 MRS broth의 성분으로 하였다. 각 성분들의 효과 분석을 위한 실험은 PBD 방법에 따라서 설계하였다[4]. 각각의 성분들의 2가지 수준, 즉 높은 수준(+1)과 낮은 수준(-1)으로 나누어서 실험에 적용하였고, 각 성분들에 해당하는 수준들은 Table 1에서 보는 것과 같다.
- 균체의 배양 효율에 대한 결과는 분광광도계(Shimazu, Japan)를 이용하여 600 nm에서의 흡광도로 평가하였다. 최종 배지의 효율분석을 위한 상업용 배지와의 비교실험에 있어서는 각 배지에서 성장한 균체를 연속 희석 방법을 이용한 생균수 평가법을 사용하였다. 생균수의 표기는 log10 (CFU/ml)로 하였다.
성능/효과
- reuteri)의 세포성장 결과들을 모두 평균이 0이고 표준편차가 1인 Z점수로 변환하면 각각의 변인들을 동일하게 비교 평가할 수 있게 된다[18]. L. plantarum과 통합적인 효과에서는 95% 이상의 유의성들이 나타났으나, L. reuteri의 경우에는 89.8%의 유의성이 나타났다. 본 실험에서 사용된 배지성분들은 L.
- plantarum의 성장에 미치는 영향을 나타내고 있다. L. plantarum의 성장에 있어서는 sucrose, glucose, molasses, yeast extract, corn steep liquor, soy peptone, sodium acetate, ammonium citrate 등이 수준간의 격차가 큰 긍정적인 효과(positive effect)를 나타내었다. L.
- 2A). L. reuteri의 성장에 있어서는 yeast extract와 soy peptone이 유의적인 긍정적 효과가 나타났다(Fig. 2B). 두 균주에 대한 표준화된 통합적 효과에 있어서는 yeast extract, soy peptone, sucrose 및 molasses가 유의적인 긍정적 효과를 나타내었다(Fig.
- 2). 그 결과 L. plantarum의 경우에는 yeast extract, sucrose, soy peptone, ammonium citrate, molasses, corn steep liquor 및 glucose가 유의적으로 긍정적 효과를 나타내었다(Fig. 2A). L.
- 1B). 두 가지 균주들에서 얻어진 표준화된 통합적 효과의 주 효과를 분석한 결과, sucrose, yeast extract, soy peptone에서 수준간의 격차가 큰 긍정적인 효과가 나타났다(Fig. 1C). 배지성분들이 L.
- 2B). 두 균주에 대한 표준화된 통합적 효과에 있어서는 yeast extract, soy peptone, sucrose 및 molasses가 유의적인 긍정적 효과를 나타내었다(Fig. 2C). Sucrose와 glucose는 유산균들의 주요 탄소원으로 이용되며, L.
- MRS 배지의 경우 보통 10가지의 원료들이 포함되어 있으나 본 실험에서 얻어진 배지성분들은 총 7가지로 MRS 배지에 비하여 원료 개수가 적으며, 배양액 1 l를 제조하는 데에 936원의 배지 비용이 소요된다(Table 5). 따라서 본 개발 배지는 L.platarum의 균체성장에서는 비교배지에 비하여 우수하며 경제적이라고 판단 된다.
- 8%의 유의성이 나타났다. 본 실험에서 사용된 배지성분들은 L. reuteri보다는 L. plantarum에서 보다 큰 차이를 나타내고 있음을 알 수 있었으며, 통합적인 효과에서는 L. plantarum의 결과가 좀 더 많은 가중치를 가지고 반영되었음을 알 수 있었다. 각 배지성분들의 주 효과는 Fig.
- 952) 모두 정규분포로 구성된 것으로 확인 되었다. 분산분석을 수행한 결과 L. plantarum, L. reuteri 및 통합적 효과에서 각각 0.028, 0.102 및 0.031의 p-value가 나타났다(Table 3). 서로 다른 산포도나 절대값 범위를 가지고 있는 변인들을 통합하여 효과에 반영하는 방법으로 표준정규 분포화를 들 수 있다.
- 33으로 다양하게 나타났다(Table 2). 실험결과로 얻어진 반응들의 정규성을 분석하였고 그 결과 L. plantarum(p=0.252)과 L. reuteri (p=0.952) 모두 정규분포로 구성된 것으로 확인 되었다. 분산분석을 수행한 결과 L.
- 총 15가지의 배지성분을 이용하여 20개의 실험들을 분석한 결과, L. plantarum의 경우, 세포성장 결과로 나타난 흡광도가 0.78에서 4.17로 매우 다양하게 나타났으며, L. reuteri의 경우 1.12에서 3.33으로 다양하게 나타났다(Table 2). 실험결과로 얻어진 반응들의 정규성을 분석하였고 그 결과 L.
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