[논문]발효식품에서 분리된 Saccharomyces cerevisiae를 이용한 Trimethylamine 저감화

박슬기; 이재화; 조두민; 강민균; 장유미; 조연진; 홍동리; 김영목

doi:10.5657/kfas.2019.0121

발효식품에서 분리된 Saccharomyces cerevisiae를 이용한 Trimethylamine 저감화
Reduction of Trimethylamine by Saccharomyces cerevisiae Isolated from Fermented Food 원문보기

한국수산과학회지 = Korean journal of fisheries and aquatic sciences, v.52 no.2, 2019년, pp.121 - 126

박슬기 (부경대학교 식품공학과) , 이재화 (부경대학교 식품공학과) , 조두민 (부경대학교 식품공학과) , 강민균 (부경대학교 식품공학과) , 장유미 (부경대학교 식품공학과) , 조연진 (부경대학교 식품공학과) , 홍동리 (부경대학교 식품공학과) , 김영목 (부경대학교 식품공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Trimethylamine (TMA) is a nitrogen-based aliphatic organic compound. It is a major odorous component of fish and fishery products and is often used as an indicator of fish quality. The efficacy of TMA removal by various yeast strains was investigated. The five yeast strains found to be most effective in removing TMA were isolated from fermented foods and were identified as Saccharomyces cerevisiae based on biochemical and 18S rRNA sequence analyses. These strains were designated as S. cerevisiae SK1511, SK1512, SK1513, SK1514 and SK1515. Yeast cultures were treated with a TMA solution (0.3%, v/v), and the level of TMA reduction was analyzed by headspace gas chromatography. The five S. cerevisiae strains removed 32.02-50.34% of the TMA from the solution. This study is the first to demonstrate TMA reduction by microbial treatment.

주제어

표/그림 (4)

표 Table 1. Results of identifcation based on the biochemical properties of the isolated strains using an API 20C AUX-kit
그림 Fig. 1. Analysis of removal efficacy of trimethylamine (TMA; 0.3%, v/v) by the treatment of yeasts culture using odor level indicator. YPD, yeast extract peptone dextrose (YPD) medium only; YT, YPD with TMA; SK1511, SK1511 strains culture to YT; SK1512, SK1512 strains culture to YT; SK1513, SK1513 strains culture to YT; SK1514, SK1514 strains culture to YT; SK1515, SK1515 strains culture to YT. Means within a row with different superscripts are significantly different.
그림 Fig. 2. Analysis of removal efficacy of trimethylamine (TMA; 0.3%, v/v) by the treatment of yeasts using head space-gas chromatography. YPD, yeast extract peptone dextrose (YPD) medium only; YT, YPD with TMA; SK1511, SK1511 strains culture to YT; SK1512, SK1512 strains culture to YT; SK1513, SK1513 strains culture to YT; SK1514, SK1514 strains culture to YT; SK1515, SK1515 strains culture to YT. Means within a row with different superscripts are significantly different.
표 Table 2. Results of BLAST searching of the 18S rRNA region sequence

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 어류에서 발생하여 비린내의 원인물질이 되는 TMA을 다양한 발효식품에서 분리한 S. cerevisiae와 반응시켜 냄새 강도 측정기를 이용하여 휘발성 냄새 물질의 발생 정도를 분석하고, head space gas chromatography (HS-GC)를 이용하여 TMA을 분석하여 미생물을 이용한 TMA의 저감화 가능성에 대해 연구하고자 한다.
, 1996; Ian and Elizabeth 2008) 냄새 강도를 이용하여 휘발성 냄새 성분의 분석과 HS-GC를 이용하여 TMA을 분석한 결과, 휘발성 냄새 성분이 유의적으로 감소하고 TMA의 함량이 유의적으로 감소하는 결과를 나타내었다. 또한 본 연구에서는 S. cerevisiae 가 발현할 수 있는 FMO가 bacterial TMO와 유사한 역할을 할수 있다는 보고에 따라(Yin et al., 2011) 연구한 결과로써 최초로 효모를 이용하여 TMA을 감소시킬 수 있다는 가능성을 보고하였다. 이러한 결과는 어류의 부패과정 중 미생물의 작용으로 인하여 발생하는 것으로 알려진 TMA을 제어하는 새로운 방안으로 미생물 제어를 제안하였고 그에 대하여 증명한 최초의 보고이다.
, 2011) 연구한 결과로써 최초로 효모를 이용하여 TMA을 감소시킬 수 있다는 가능성을 보고하였다. 이러한 결과는 어류의 부패과정 중 미생물의 작용으로 인하여 발생하는 것으로 알려진 TMA을 제어하는 새로운 방안으로 미생물 제어를 제안하였고 그에 대하여 증명한 최초의 보고이다.

제안 방법

18S rRNA 염기 서열 분석은 바이오닉스(Bionics, Seoul, Korea)에 의뢰하였으며, NCBI (National center for Biotechnology Information, USA)의 BLAST program을 이용하여 18S rRNA 단편의 유전자 염기서열 상동성을 근거로 동정하였다(Baleiras et al., 2005).
Polymerase chain reaction (PCR) 반응 조건은 PCR premix(Bioneer Co., Korea)에 template DNA 3 μL, 각 primer 1 μL 첨가한 후 총량을 25 μL로 맞추어 수행하였다.
, USA)를 첨가하여 균질화 시킨 뒤 시료로 사용하였다. 균질화 된 시료는 연속 희석법을 이용하여 10 -5 까지 희석하여 YPD 배지에 접종하여 30℃에서 72시간에서 96시간까지 배양한 후 단일 집락을 선별하였다. 분리한 효모는 단일 집락을 배양한 후 API 20C AUX (Bio Merieux, Marcy I’Etoile, France) 의 사용방법에 따라 각 스트립에 접종한 후 30℃에서 48시간에서 72시간 동안 배양한 후 다양한 당류에 관한 분해능을 확인하여 생화학적 동정을 실시하였다.
효모의 분리를 위하여 YPD 배지는 30℃에서 72시간에서 96시간까지 배양 하였다. 다양한 식품원료로부터 효모를 분리하기 위하여 각각의 시료 25 g을 취하여 225 mL의 멸균된 0.1% peptone water (Difco Co., USA)를 첨가하여 균질화 시킨 뒤 시료로 사용하였다. 균질화 된 시료는 연속 희석법을 이용하여 10 -5 까지 희석하여 YPD 배지에 접종하여 30℃에서 72시간에서 96시간까지 배양한 후 단일 집락을 선별하였다.
분리된 효모를 TMA과 반응시키기 위하여 YPD배지에 접종한 뒤 30℃에서 72시간동안 배양하여 10⁶ -10⁷ CFU (Colonyforming unit)/mL로 배양된 배양액을 사용하여 실험하였다. 배양된 분리 효모 배양액 15 mL를 50 mL conical tube에 옮긴 후 TMA 30% (JUNSEI, Japan) 수용액 시약을 최종 농도 0.3% 로 첨가한 이후 분리 효모 배양액과의 1시간 반응하여 50 mL conical tube의 뚜껑에 냄새 강도 측정기의 흡입기를 부착하여 10분간 측정을 3번 반복하였다. 실험 측정 시 실내온도는 25℃ 를 유지하였다
분리한 효모는 단일 집락을 배양한 후 API 20C AUX (Bio Merieux, Marcy I’Etoile, France) 의 사용방법에 따라 각 스트립에 접종한 후 30℃에서 48시간에서 72시간 동안 배양한 후 다양한 당류에 관한 분해능을 확인하여 생화학적 동정을 실시하였다.
전통식품에서 분리한 5종의 S. cerevisiae 의 TMA 저감화 활성을 측정하기 위하여 냄새 강도기를 이용한 휘발성 성분 분석을 진행하였다(Fig. 1). 시료 중 휘발성 냄새 성분의 총량을 level로 나타내는 냄새 강도기를 이용한 분석 결과에서 비교군보다 효모 배양액을 첨가한 시험군에서 최소 22.
효모 배양액과 TMA의 반응에서 냄새 물질의 저감화를 측정하기 위하여 냄새 강도 측정기(Odor level indicator, XP-329 III R, New Cosmos Electric Co., Japan)를 사용하여 측정하였다. 냄새 강도 측정기는 고감도 금속산화물(Stannic oxide, zinc oxide)로 코팅된 백금 열 코일을 센서로 사용하며, 이를 이용한 휘발성 성분 분석은 Hideyuki et al.

대상 데이터

다양한 발효 식품에서부터 효모의 분리 및 배양을 위하여 yeast extract peptone dextrose (YPD; Difco Co., USA) 배지를 사용하였다. YPD 배지 조성은 증류수 1 L 당 yeast extract 10g, peptone 20 g, dextrose (glucose) 20 g, sodium propionate 0.
본 실험에서 사용된 효모균은 2017년 가을에 부산시에 소재한 전통시장에서 구입한 누룩, 와인 및 막걸리 등의 발효식품에서 분리하였다.

데이터처리

본 연구에서 실시한 모든 실험은 3회 반복하였으며, 결과는 모두 SPSS (v.23.0, SPSS Inc., USA) 통계 프로그램을 이용하여 각 시험군의 평균과 표준편차를 산출하고 Duncan (1955) 의 다중범위분석법을 실시하여 각 시험 구간의 유의차를 5% (P<0.05) 유의 수준에서 검증하였다.

이론/모형

, Japan)를 사용하여 측정하였다. 냄새 강도 측정기는 고감도 금속산화물(Stannic oxide, zinc oxide)로 코팅된 백금 열 코일을 센서로 사용하며, 이를 이용한 휘발성 성분 분석은 Hideyuki et al. (2010)의 방법을 사용하였다. 분리된 효모를 TMA과 반응시키기 위하여 YPD배지에 접종한 뒤 30℃에서 72시간동안 배양하여 10⁶ -10⁷ CFU (Colonyforming unit)/mL로 배양된 배양액을 사용하여 실험하였다.
분자생물학적 방법을 이용하여 분리균을 동정하기 위해 genomic DNA purification kit (Promega Co., USA)로 genomic DNA를 추출하였으며, 추출된 DNA를 이용하여 18S rRNA 증폭을 위하여 O’Donnell (1993)이 제안한 universal primer NL 1 (5’-GCA TAT CAA TAA GCG GAG GAA AAG-3’) 및 NL4 (5’-GGT CCG TGT TTC AAG ACG G-3’)를 이용하였다.
효모 배양액과 반응한 TMA를 측정하기 위하여 gas chromatography를 flame ionization detector (FID; Agilent technolo-gies 6890N, Palo Alto, CA, USA )와 함께 head-space (HS) 방법을 사용하였다(Zhang et al., 1992). 컬럼은 HP-5 (30m×0.

성능/효과

API 20C AUX kit의 당분해 실험 결과 SK1511, 1512, 1513, 1514 및 1515는 모두 Dglucose, D-galactose, D-maltose, D-saccharose (sucrose), 및 D-trehalose를 분해 할 수 있었으며, 1511, 1512 및 1515는 추가적으로 methyl α-D-glucopyranoside (MDG)를 분해 할 수 있었으며 1513과 1514는 MDG를 분해하지 못했다.
2와 같다. 냄새 강도기를 이용하여 휘발성 냄새 성분을 분석한 것과 유사한 경향으로 유의미적인 TMA 감소 결과를 나타내었지만 냄새 강도기로 측정한 경우 평균 감소율이 34.36%이었던 것에 비해 HS-GC 방법을 이용하여 TMA을 측정하였을 때는 평균감소율이 40.56%로 냄새 강도기로 측정한 경우보다 더 높은 감소율을 나타내었다. 분리된 효모 별로 감소율은 SK1511부터 SK1515까지 각각 42.
다양한 발효식품에서 총 32종의 효모를 분리하였으며, API 20C AUX kit를 이용한 생화학적 분석 결과 5종의 균주가 S.cerevisiae 로 추정 되었다 (Table 1). API 20C AUX kit의 당분해 실험 결과 SK1511, 1512, 1513, 1514 및 1515는 모두 Dglucose, D-galactose, D-maltose, D-saccharose (sucrose), 및 D-trehalose를 분해 할 수 있었으며, 1511, 1512 및 1515는 추가적으로 methyl α-D-glucopyranoside (MDG)를 분해 할 수 있었으며 1513과 1514는 MDG를 분해하지 못했다.
발효 식품에서 분리한 효모가 TMA와 반응하여 냄새 강도 측정기를 이용하여 휘발성 냄새 성분을 분석한 결과에서 평균 34.36%의 휘발성 냄새 성분을 유의적으로 감소시키는 결과를 나타내었고, 동일한 방법으로 처리한 시료를 HS-GC법을 이용하여 TMA을 분석한 결과에서도 평균 40.56%의 TMA을 유의적으로 감소시키는 결과를 나타내었다. TMA 및 생선 비린내 등의 저감화와 관련하여 국내에서는 식초, 생강, 유기산, 두유, 유자 및 매실 농축액 등 여러 가지 소재를 이용한 연구가 진행되어 왔으나(Lee and Rhee 1979; Lee and Rhee 1982; Heu et al.
FMO 발현 가능 균주가 대다수 해양 유래인 것은 TMAO 또는 TMA의 경우 해양에 다량으로 존재하는 물질이므로 미생물이 질소원 등으로 대사하기 위함인 것으로 판단된다. 발효식품에서 분리한 5종의 S. cerevisiae 분리 균주는 FMO 효소를 발현할 수 있을 것으로 판단되며(Suh et al., 1996; Ian and Elizabeth 2008) 냄새 강도를 이용하여 휘발성 냄새 성분의 분석과 HS-GC를 이용하여 TMA을 분석한 결과, 휘발성 냄새 성분이 유의적으로 감소하고 TMA의 함량이 유의적으로 감소하는 결과를 나타내었다. 또한 본 연구에서는 S.
1 level로 나타났다. 분리 효모 중 S. cerevisiae SK1515의 경우 감소율이 41.7%로 휘발성 냄새 물질의 저감화가 가장 높게 나타났으며 S. cerevisiae SK1514의 경우 감소율이 22.02%로 가장 낮게 나타났다. Rogério et al.
56%로 냄새 강도기로 측정한 경우보다 더 높은 감소율을 나타내었다. 분리된 효모 별로 감소율은 SK1511부터 SK1515까지 각각 42.20%, 32.02%, 44.54%, 33.69% 및 50.34%로 나타났다. 냄새 강도기의 경우 배지에서 발생하는 휘발성 냄새 성분이 함께 측정되기 때문에 HS-GC를 이용하여 TMA 만을 측정하였을 때 감소율이 더 높았던 것으로 판단된다.
1). 시료 중 휘발성 냄새 성분의 총량을 level로 나타내는 냄새 강도기를 이용한 분석 결과에서 비교군보다 효모 배양액을 첨가한 시험군에서 최소 22.02%에서 최대 41.73%까지 휘발성 냄새 성분의 강도가 낮게 측정되었다. 음성 비교군으로 YPD 배지만 사용하여 측정한 경우 냄새 성분 값은 218.
음성 비교군으로 YPD 배지만 사용하여 측정한 경우 냄새 성분 값은 218.0±33.8 level로 나타났으며, TMA을 첨가한 YPD 배지는 1,238.0±148.1 level로 나타났다.
이들 5종의 효모 균주를 18S rRNA 유전자 염기서열을 이용 하여 분자생물학적으로 동정 결과 S. cerevisiae와 높은 염기 서열 유사성을 나타내었다(Table 2). 이상의 생화학적 및 18S rRNA 염기서열 결과를 종합하여 5개의 분리된 효모는 각각 S.
cerevisiae와 높은 염기 서열 유사성을 나타내었다(Table 2). 이상의 생화학적 및 18S rRNA 염기서열 결과를 종합하여 5개의 분리된 효모는 각각 S.cerevisiae SK1511, SK1512, SK1513, SK1514 및 SK1515로 명명하였다.

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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