[논문]Bacillus subtilis FWC1, B. amyloliquefaciens NAAS1 및 Pichia farinosa NAAS2의 산업적 생산을 위한 배양 조건

유희섭; 윤용희; 오세종

doi:10.22424/jdsb.2021.39.3.87

Bacillus subtilis FWC1, B. amyloliquefaciens NAAS1 및 Pichia farinosa NAAS2의 산업적 생산을 위한 배양 조건
Growth Media Conditions for Large-Scale Fermentation of Bacillus subtilis FWC1, B. amyloliquefaciens NAAS1, and Pichia farinosa NAAS2 원문보기

Journal of dairy science and biotechnology, v.39 no.3, 2021년, pp.87 - 93

유희섭 ((주)정농바이오) , 윤용희 ((주)정농바이오) , 오세종 (전남대학교 동물자원학부)

Abstract ▼ AI-Helper

This study analyzed and compared growth characteristics under large-scale fermentation at 35℃ of three microorganisms with the ability to reduce odor-producing substances in livestock. The three microorganisms (Bacillus subtilis FWC1, Bacillus amyloliquefaciens NAAS1, and Pichia farinosa NAAS2) evaluated in this study have been proven effective in reducing odor-inducing substances. Bacillus subtilis FWC1 exhibited the highest viable cell count when using 2% maltodextrin as carbon source, 0.05% soy-peptone as nitrogen source, and 0.3% yeast extract. The optimum media composition for B. amyloliquefaciens NAAS1 was 1.2% modified-starch with 0.8% yeast extract. The spore formation rate in the mass production of the Bacillus strains was over 90%, indicating that optimal growth medium compositions have been identified. In the case of P. farinosa NAAS2, our optimized growth medium [2% (w/v) glucose and 1% (w/v) yeast extract] improved biomass production.

주제어

표/그림 (5)

표 Table 1. Composition of control medium for tested strains
표 Table 2. Viable cells of B. subtilis FWC1 with different culture media
표 Table 3. Viable cells of Bacillus amyloliqufaciens NAAS-1 with different culture media
표 Table 4. Effect of glucose and yeast extract concentrations on the growth of P. farinosa NAAS2
표 Table 5. Comparison of viable cells with optimum media

AI 본문요약
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문제 정의

amyloliqufaciens NAAS1 및 P. farinosa NAAS2 균체 생산 시 효과적인 산업적 생산을 위한 대량생산배지를 개발하고자 수행하였다.

제안 방법

Bacillus amyloliquefaciens NAAS1 대량생산을 위한 배지성분은 탄소원으로 glucose, maltodextrin, soluble-starch, modified-starch를 각각 1%–5% 수준으로 설정하였으며, 질소원으로 soy peptone, yeast extract 및 soybean flour를 각각 0.01%–0.05%, 0.3%–1% 및 0.1%– 1% 수준으로 첨가하여 평가하였다.

대상 데이터

Bacillus subtilis FWC1과 B. amyloliqufaciens NAAS1은 각각 TS broth와 LB broth에서 35℃, 24시간 진탕배양 후 스타터로 사용하였으며, P. farinosa NAAS2는 YM broth에서 30℃, 48시간 진탕배양하여 스타터로 사용하였다.
amyloliqufaciens NAAS1 및 P. farinosa NAAS2는 농업기술실용화재단에서 분양받아 사용하였다. Bacillus subtilis FWC1과 B.
선행연구에서 음식물 폐기물 및 축산 폐기물에 B. subtilis FWC1, B. amyloliqufaciens NAAS1 및 P.
본 실험에 사용된 악취저감 미생물 3종, B. subtilis FWC1, B.

데이터처리

모든 실험은 3회 이상 반복하여 실시하였으며, 결과 값에 대한 통계분석은 SAS 프로그램(SAS 9.4, SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 일원배치분산분석(one-way ANOVA)을 실시한 후 유의한 차이가 있는 경우, 사후검증으로 Duncan’s multiple range test를 실시하여 유의적인 차이를 p<0.05 수준에서 검정하였다.

성능/효과

Bacillus amyloliqufaciens NAAS1는 72시간 배양 후, 현미경상 2%보다 높은 함량의 탄 소원 첨가 시 세포분열이 감소하여, 균체 향상을 저해하는 것으로 나타났으며, 질소원 함량이 증가함에 따라 세포분열이 증가하였다. 경제성 대비 생균수가 비교적 우수한 modified starch 1%–1.
P
subtilis FWC1은 maltodextrin, soy peptone, yeast extract가 첨가된 배지에서 우수한 결과를 보였으며, Bacillus amyloliquefaciens NAAS1은 modified-starch와 yeast extract가 첨가된 배지에서 높은 생균수를 나타내었다. Pichia farinosa NAAS2는 glucose와 yeast extract가 첨가된 배지에서 배양시 우수한 균체생성을 보여, 본 연구에서 확립된 배지 조성이 효율적인 대량생산에 적합한 배지임을 확인할 수 있었다.
subtilis FWC1과 B. amyloliquefaciens NAAS1은 신규 정립된 대량생산배지에서 각각 9.28과 9.4의 생균 수(log CFU/mL)를 보여 기존 배지보다 우수한 것으로 나타났다(Table 5). P.
5%–1% 수준의 조성이 산업용 배지로 가장 적합한 것으로 보여, B. amyloliqufaciens SKU-78보다 낮은 함량의 영양원으로 배양이 가능함을 확인하였다.
P. farinosa NAAS 2는 신규 대량 생산배지로 배양한 결과, 배양 24시간에 생균수가 8.63(log CFU/mL)으로 나타났으나, 기존 배양배지의 경우 배양 120시간에 생균수가 8.73(log CFU/mL)으로 배양시간을 1/5로 단축시킬 수 있었다(Table 5). 산업적 생산을 위한 경제성 있는 배지로 확인되었지만, 이는 500 L 용량의 배양탱크에서 실험한 결과로 이보다 용량이 큰 배양탱크에서의 생균수 평가가 추가적으로 필요한 것으로 생각된다.
선행연구에서 음식물 폐기물 및 축산 폐기물에 B. subtilis FWC1, B. amyloliqufaciens NAAS1 및 P.
farinosa NAAS2는 농업기술실용화재단에서 분양받아 사용하였다. Bacillus subtilis FWC1과 B. amyloliqufaciens NAAS1은 각각 TS broth와 LB broth에서 35℃, 24시간 진탕배양 후 스타터로 사용하였으며, P.
결론적으로 B. subtilis FWC1은 maltodextrin, soy peptone, yeast extract가 첨가된 배지에서 우수한 결과를 보였으며, Bacillus amyloliquefaciens NAAS1은 modified-starch와 yeast extract가 첨가된 배지에서 높은 생균수를 나타내었다. Pichia farinosa NAAS2는 glucose와 yeast extract가 첨가된 배지에서 배양시 우수한 균체생성을 보여, 본 연구에서 확립된 배지 조성이 효율적인 대량생산에 적합한 배지임을 확인할 수 있었다.
결론적으로 B. subtilis FWC1은 maltodextrin, soy peptone, yeast extract가 첨가된 배지에서 우수한 결과를 보였으며, Bacillus amyloliquefaciens NAAS1은 modified-starch와 yeast extract가 첨가된 배지에서 높은 생균수를 나타내었다.
경제성 대비 생균수가 비교적 우수한 modified starch 1%–1.5%, yeast extract 0.5%–1% 수준의 조성이 산업용 배지로 가장 적합한 것으로 보여, B
Table 3은 산업용 대량배양 배지조성을 정립하기 위하여 여러 배지성분 조합으로 35℃에서 24시간 배양하여 최종 생균수를 나타낸 것이다. 배지조성을 maltodextrin 1%, soluble-starch 1%, soy peptone 0.5% 및 yeast extract 0.6%로 하였을 때 9.4에 이르는 높은 생균수를 보였다.

후속연구

73(log CFU/mL)으로 배양시간을 1/5로 단축시킬 수 있었다(Table 5). 산업적 생산을 위한 경제성 있는 배지로 확인되었지만, 이는 500 L 용량의 배양탱크에서 실험한 결과로 이보다 용량이 큰 배양탱크에서의 생균수 평가가 추가적으로 필요한 것으로 생각된다.

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