산업적 유산균 배양의 가격대비 효율성을 높이기 위하여 질소원, 탄소원 및 무기염물을 기본량으로 기본배지를 제조하고, 효율적인 고농도 유산균체를 수득하기 위하여 pH 조절제로서 따로 첨가되어지는 합성 화학물질을 대신하여 미역을 실험에 사용하였다. 미역의 최적의 첨가 방법을 찾고자 추출, 착즙, 분말의 형태로 배지를 제조하여 유산균증식능 평가한 결과, 착즙의 형태에서 유산균 증식능이 가장 큰 것으로 확인되었다. 이러한 실험 결과를 통해, 폐기되어 환경오염의 원인이 되는 가식부 외 미역을 유산균 배양배지에 착즙형태로 첨가함으로서 종래 pH 조절을 위해 완충액으로 첨가되는 합성 화학물질을 대체하여 활용될 수 있음을 확인하였다. 또한 미역첨가 기본배지 선정에 따른 배지 단가를 절감하면서 높은 균체 수율을 얻는 등 충분한 경제적 장점을 기대할 수 있다. 이러한 연구결과는 미역을 이용함으로써 배양 시 해조류의 식이섬유 등이 정장작용에 유산균의 시너지 효과뿐만 아니라 폐기되는 천연 식물자원을 활용함으로써 새로운 부가가치 창출과 환경오염을 예방하는 효과를 기대할 수 있을 것이다.
산업적 유산균 배양의 가격대비 효율성을 높이기 위하여 질소원, 탄소원 및 무기염물을 기본량으로 기본배지를 제조하고, 효율적인 고농도 유산균체를 수득하기 위하여 pH 조절제로서 따로 첨가되어지는 합성 화학물질을 대신하여 미역을 실험에 사용하였다. 미역의 최적의 첨가 방법을 찾고자 추출, 착즙, 분말의 형태로 배지를 제조하여 유산균증식능 평가한 결과, 착즙의 형태에서 유산균 증식능이 가장 큰 것으로 확인되었다. 이러한 실험 결과를 통해, 폐기되어 환경오염의 원인이 되는 가식부 외 미역을 유산균 배양배지에 착즙형태로 첨가함으로서 종래 pH 조절을 위해 완충액으로 첨가되는 합성 화학물질을 대체하여 활용될 수 있음을 확인하였다. 또한 미역첨가 기본배지 선정에 따른 배지 단가를 절감하면서 높은 균체 수율을 얻는 등 충분한 경제적 장점을 기대할 수 있다. 이러한 연구결과는 미역을 이용함으로써 배양 시 해조류의 식이섬유 등이 정장작용에 유산균의 시너지 효과뿐만 아니라 폐기되는 천연 식물자원을 활용함으로써 새로운 부가가치 창출과 환경오염을 예방하는 효과를 기대할 수 있을 것이다.
To optimize the medium composition of Undaria pinnatifida as a pH modulator the growth of Lactobacillus plantarum industrial scale, we analyzed the pH and growth characteristics of L. plantarum in basal medium. Subsequently, the medium compositions addition of carbon, nitrogen sources and buffering ...
To optimize the medium composition of Undaria pinnatifida as a pH modulator the growth of Lactobacillus plantarum industrial scale, we analyzed the pH and growth characteristics of L. plantarum in basal medium. Subsequently, the medium compositions addition of carbon, nitrogen sources and buffering agents were optimized. When 0.5% yeast extract and 2% glucose, L. plantarum grew to maximum cell density in experimental condition. However, the growth of L. plantarum rapidly pH 4.0 in basal medium. A high alkali-ash value and low cost-effective utilization n the waste part as examined. ddition of U. pinnatifida extract alleviated the serious decrease. Among them, juice of U. pinnatifida was most helpful for the growth of L. plantarum ($36.3{\pm}1.810^8CFU/mL$). These results show that U. pinnatifida be large-scale cultivation of L. plantarum. This optimized U. pinnatifida medium can be used for safe and economical production of Lactobacillus.
To optimize the medium composition of Undaria pinnatifida as a pH modulator the growth of Lactobacillus plantarum industrial scale, we analyzed the pH and growth characteristics of L. plantarum in basal medium. Subsequently, the medium compositions addition of carbon, nitrogen sources and buffering agents were optimized. When 0.5% yeast extract and 2% glucose, L. plantarum grew to maximum cell density in experimental condition. However, the growth of L. plantarum rapidly pH 4.0 in basal medium. A high alkali-ash value and low cost-effective utilization n the waste part as examined. ddition of U. pinnatifida extract alleviated the serious decrease. Among them, juice of U. pinnatifida was most helpful for the growth of L. plantarum ($36.3{\pm}1.810^8CFU/mL$). These results show that U. pinnatifida be large-scale cultivation of L. plantarum. This optimized U. pinnatifida medium can be used for safe and economical production of Lactobacillus.
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문제 정의
따라서 본 연구는 폐기되는 미역을 미생물 배양용 배지, 특히, 유산균 배양용 배지에 있어 종래 pH 조절을 위해 완충액으로 첨가되는 합성 화학물질을 대체하여 활용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
본 연구에서도 단가가 낮으면서 유산균 배양이 충분이이루어져 산업적 규모로 활용이 가능한 배지를 개발하고자 하였다.
제안 방법
1% 미역 추출의 조건을 601:에서 30, 6℃분 그리고 &TC에서 동일 시간으로 설정하고 유산균 증식에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과 추출시간에 따른 유산균 증 식능의변화는 관찰되지 않았으며, 8030분 조건에서 추출 후 제조된 배지에서 ll±0.
Working vohn&을 4 I로 제조하였다. MRS 액체배지에 접종하여 전 배양 시킨 유산균을 10%로 본 배양 배지에 접종하였다. 배양온도 37교반속도 180 tpm 으로 24시간 후 균을 채취하여 생균수를 확인하였다.
균수의 배양시간에 따른 증식을 조사하기 위해 생균수, 흡광도 및 pH 변화를 배양 0, 6, 12, 18, 24시간에 측정하였다. 생균수는 균배 양액을 0.
그렇기 때문에 본 연구에서는 식품으로 이용이 가능한 알칼리 성분의 해조류를 활용하여 유산균 배양배지를 제조하였다. 해조류는 바이오 매스가 풍부한 해양생물자원으로 알려져 있으며, 대량 양^ 기술의 개발로 수산물 생산량의 약 20%를 차지하고 있다.
(5, 6, 17, 18). 또한 김, 미역, 다시마의 pH를 측정해 보았을 때 미역이 가장 높은 pH를 나타냄에 따라 미역을 유산균배양 배지의 첨가물로서 선정하였다.
역(d pinnatifida)을 사용하였다. 미 역 추출물은 분쇄한 미역을 1%로 물과 혼합한 후 미역의 점성이 추출되지 않는 온도 조건인 60, 80X:에서 각각 30분 또는 60분 동안 가열후, 원심분리하여 상등액을 사용하였다. 미역 착즙액은 분쇄한 미역을 1, 5, 10%로 물과 혼합한 후 &TC에서 30 분간 가열 후 착즙 후 원심분리 하였다.
미 역 추출물은 분쇄한 미역을 1%로 물과 혼합한 후 미역의 점성이 추출되지 않는 온도 조건인 60, 80X:에서 각각 30분 또는 60분 동안 가열후, 원심분리하여 상등액을 사용하였다. 미역 착즙액은 분쇄한 미역을 1, 5, 10%로 물과 혼합한 후 &TC에서 30 분간 가열 후 착즙 후 원심분리 하였다. 미역분말은 건 미역을 분쇄기를 이용하여 40 mesh의 입자크기로 분쇄하였다.
미역을 활용한 최적화 배지의 산업용 활용을 위해 5 1.발효조를 이용하여 L plantanum을 배양하였을 때, 따로 pH 조절이 필요 없이도 균체 성장 및 pH가 암모니아수를 통해 pH를 5.0으로 유지시킨 시험군과 비슷하게 유지되는 결과를 확인하였다.
균주를 보관하였다. 배양배지는 공개되어 있는 기존 유산균 생산업체의 자료를 기본으로 고가의 성분을 제외한 기본 영양배지 제조 후(Table 1) 탄소원, 질소원 및 미역의 조성을 달리하여 제조한 배지를 사용하였다. 모든 배지는 121C에서 15분간 멸균하였다.
흡광도 측정은 spectrophotometer# 이용하여 일정시간에 따라 채취한 배양액을, 생리 식염수를 이용하여 10배 희석한 후 600 nm에서 측정하였다. 배양에 따른 pH는 변화를 측정하기 위하여 10% 암모니아수로 pH를 5로 조절한 배지 및 pH 보정 없이 미역이 첨가된 배지들의 배양하면서 pH를 측정하였다.
MRS 액체배지에 접종하여 전 배양 시킨 유산균을 10%로 본 배양 배지에 접종하였다. 배양온도 37교반속도 180 tpm 으로 24시간 후 균을 채취하여 생균수를 확인하였다.
산업 규모에서 배지의 가격대비 효율성을 높이기 위한 기본 배지 조성 결정을 위해 탄소원과 질소원의 농도에 따른 유산균의 증식을 비교하였다. MRS 배지 조성을 기본 화한 후, 질소원을 1%로 고정하고, 탄소원인 glucose의 함량은 2%에서 1%로 낮췄을 때 3.
산업적 유산균 배양의 가격대비 효율성을 높이기 위하여 질 소원, 탄소원 및 무기염물을 기본량으로 기본배지를 제조하고, 효율적인 고농도 유산균체를 수득하기 위하여 pH 조절제로서 따로 첨가되어지는 합성 화학물질을 대신하여 미역을 실험에 사용하였다. 미역의 최적의 첨가 방법을 찾고자 추출, 착즙, 분말의 형태로 배지를 제조하여 유산균증식능 평가한 결과, 착즙의 형태에서 유산균 증식능이 가장 큰 것으로 확인되었다.
산업적 이용을 위해 5 L 발효조에 기본배지를 바탕으로 미역의 첨가방법에 따른 유산균의 증식능을 확인하고자 미역을 추출, 착즙, 분말 상태로 기본배지에 첨가하고 유산균을 배양 후 유산균수를 측정하였다.
생균수는 균배 양액을 0.1% 생리식 염수로 10배씩 연속적으로 희석시키고, 그 희석액 1 mL에 plate count agar 9 mL을 혼합하여 pour method로 확인하였다. 흡광도 측정은 spectrophotometer# 이용하여 일정시간에 따라 채취한 배양액을, 생리 식염수를 이용하여 10배 희석한 후 600 nm에서 측정하였다.
유산균 배양 중 pH 변화에 따른 유산균 증식능의 변화를 알아보기 위해 pH를 조절하지 않은 기본 배지, 암모니아수로 pH 5.0> 조절한 기본배지 및 pH를 조절하지 않은 미역첨가 배지에 대하여 배양 0, 6, 12, 18, 24 시간에 pH 및 흡광도를 측정하였다.
9xl08 CFU/mm로 질소원에 의한 유산균 증식률의 변화는 없었다. 이러한 결과를 통해 본 조건하에서 유산균의 증식에는 탄소원의 영향이 큰 것으로 판단하여, 질소원의 함량을 0.5%로 줄이는 기본배지 조성 Test 4를 기본배지 조성으로 결정하였다.
추출액과 착즙액은 액상 상태의 용매로 사용하였으며, 분말의 경우에는 분말의 상태로 첨가하였고 배지 제조시용매는 증류수를 사용하였다.
1% 생리식 염수로 10배씩 연속적으로 희석시키고, 그 희석액 1 mL에 plate count agar 9 mL을 혼합하여 pour method로 확인하였다. 흡광도 측정은 spectrophotometer# 이용하여 일정시간에 따라 채취한 배양액을, 생리 식염수를 이용하여 10배 희석한 후 600 nm에서 측정하였다. 배양에 따른 pH는 변화를 측정하기 위하여 10% 암모니아수로 pH를 5로 조절한 배지 및 pH 보정 없이 미역이 첨가된 배지들의 배양하면서 pH를 측정하였다.
대상 데이터
기본 배지는 탄소원으로 glucose, 질소원으로 yeast extract, 무기염류로는 ammonium sulfate를 활용하여 선정하였다(Table 1). 탄소원을 포함하는 유산균 배양용 배지 조성물에 있어서, 균주가 성장하는 동안 탄소원 으로부터전환된 유산, 초산, 개미산 등에 의해 배양액의 pH가 저하되며, 균체 성장에 영향을 미치게 된다.
연구에 사용한 L plantarum 균주는 한국 미생물보존센터 (KCCM 11322, ATCC 8014)으로 부터 분양 받았고, MRS 배지에서 3회 이상 계대배양을 거쳐 glycerol stock법으로 -70C에 균주를 보관하였다. 배양배지는 공개되어 있는 기존 유산균 생산업체의 자료를 기본으로 고가의 성분을 제외한 기본 영양배지 제조 후(Table 1) 탄소원, 질소원 및 미역의 조성을 달리하여 제조한 배지를 사용하였다.
전라남도 완도군에서 2013년 3월에 생산된 건조 상태 의미 역(d pinnatifida)을 사용하였다. 미 역 추출물은 분쇄한 미역을 1%로 물과 혼합한 후 미역의 점성이 추출되지 않는 온도 조건인 60, 80X:에서 각각 30분 또는 60분 동안 가열후, 원심분리하여 상등액을 사용하였다.
최적화 배지의 산업적 유용성을 평가하기 위하여 5 1.발효조(Kobiotech, Incheon, Korea)를 사용하여 L plantarum 를 배양호]였다. Working vohn&을 4 I로 제조하였다.
성능/효과
증식을 비교하였다. MRS 배지 조성을 기본 화한 후, 질소원을 1%로 고정하고, 탄소원인 glucose의 함량은 2%에서 1%로 낮췄을 때 3.9±0.6xl08 CFU/mL에서 1.9±0.4xl08 CFU/mL로 유산균 증식률이 52% 줄어들었다. 그러나 탄소원을 1%로 고정하고 질소원인 yeast extracte- 1.
그 결과 추출시간에 따른 유산균 증 식능의변화는 관찰되지 않았으며, 8030분 조건에서 추출 후 제조된 배지에서 ll±0.8xl08 CFU/ml로 가장 많은 유산균이 배양됨을 확인하였다(Table 2). 미역착즙액의 경우, 1, 5, 10% 농도의 착즙은 유산균 증식에 있어 농도의존적 인 효과가 나타나지 않았다.
그 결과, pH를 조절하지 않은 기본 배지의 경우 pH가 배양 6시간까지 급격히 저하되고, 12 시간 이후 pH가 4 이하까지 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 배양 12 시간 이전에는 유산균의 증식을 나타내는 흡광도 값이 지속적으로증가하였으나, pH의 저하는 생육 저해로 이어져 배양 12시간 이후에는 더 이상의 흡광도의 증가 없이 일정한 수준에 머무는 것을 관찰할 수 있었다.
미역착즙액의 경우, 1, 5, 10% 농도의 착즙은 유산균 증식에 있어 농도의존적 인 효과가 나타나지 않았다. 미역 분말을 농도별로 첨가한 배지 중, 0.5%, 1%와 1.5% 첨가시에는 각각 12.6±1.7, 14.8±3.4과 18.1±2.8(108 CFU/mL)의 유산균 증식을 나타내었으나, 2%로 첨가된 배지에서는 사용된 다른 농도에 비해 100분의 1 수준으로 증식능 저하되는 현상이 관찰되었다 (Table 4). 미역 첨가 비율 1%를 기준으로 80t, 30분 추출, 착즙, 분말 첨가 배지의 유산균수를 비교해 보았을 때 각각 11.
8(108 CFU/mL)의 유산균 증식을 나타내었으나, 2%로 첨가된 배지에서는 사용된 다른 농도에 비해 100분의 1 수준으로 증식능 저하되는 현상이 관찰되었다 (Table 4). 미역 첨가 비율 1%를 기준으로 80t, 30분 추출, 착즙, 분말 첨가 배지의 유산균수를 비교해 보았을 때 각각 11.0±0.8, 36.3±1.8과 14.8±3.4(1。8 CFU/mL)로 착즙으로 배지에 첨가시 가장 많은 유산균 수를 나타내었다(Fig. 2).
미역의 최적의 첨가 방법을 찾고자 추출, 착즙, 분말의 형태로 배지를 제조하여 유산균 증식능을 평가하였을 때 미역의 첨가를 통해 pH의 보정없이 유산균 증식능이 증가되는 것을 확인하였으며 이러한 실험결과를 통해, 폐기되어 환경오염원이 되는 가식부 외 미역부분을 첨가함으로서종래 pH 조절을 위해 완충액으로 첨가되는 합성 화학물질을 대체하여 활용될 수 있음을 확인하였다.
실험에 사용하였다. 미역의 최적의 첨가 방법을 찾고자 추출, 착즙, 분말의 형태로 배지를 제조하여 유산균증식능 평가한 결과, 착즙의 형태에서 유산균 증식능이 가장 큰 것으로 확인되었다. 이러한 실험결과를 통해, 폐기되어 환경오염의 원인이 되는 가식부 외 미역을 유산균 배양^지에 착즙형태로 첨가함으로서 종래 pH 조절을 위해 완충액으로 첨가되는 합성 화학물질을 대체하여 활용될 수 있음을 확인하였다.
떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 배양 12 시간 이전에는 유산균의 증식을 나타내는 흡광도 값이 지속적으로증가하였으나, pH의 저하는 생육 저해로 이어져 배양 12시간 이후에는 더 이상의 흡광도의 증가 없이 일정한 수준에 머무는 것을 관찰할 수 있었다.
미역의 최적의 첨가 방법을 찾고자 추출, 착즙, 분말의 형태로 배지를 제조하여 유산균증식능 평가한 결과, 착즙의 형태에서 유산균 증식능이 가장 큰 것으로 확인되었다. 이러한 실험결과를 통해, 폐기되어 환경오염의 원인이 되는 가식부 외 미역을 유산균 배양^지에 착즙형태로 첨가함으로서 종래 pH 조절을 위해 완충액으로 첨가되는 합성 화학물질을 대체하여 활용될 수 있음을 확인하였다. 또한 미역첨가 기본배지 선정에 따른 배지 단가를 절감하면서 높은 균체 수율을 얻는 등 충분한 경제적 장점을 기대할 수 있다.
후속연구
4배 절감효과와 높은 균체 수율 등 충분한 경제적 장점을 기대할 수 있다. 이러한 연구결과는 미역을 유산균 배양에 이용함으로써 해조류의 식이섬유 등이 갖는 정장작용에 유산균이 시너지 효과를 나타낼 뿐만 아니라 폐기되는 천연 식물자원을 활용함으로써 새로운 부가가치 창출과 환경오염을 예방하는 효과를 기대할 수 있다.
또한 미역첨가 기본배지 선정에 따른 배지 단가를 절감하면서 높은 균체 수율을 얻는 등 충분한 경제적 장점을 기대할 수 있다. 이러한 연구결과는 미역을 이용함으로써 배양 시 해조류의 식이섬유 등이 정장작용에 유산균의 시너지 효과뿐만 아니라 폐기되는 천연 식물자원을 활용함으로써 새로운 부가가치 창출과 환경오염을 예방하는 효과를 기대할 수 있을 것이다.
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