[논문]울릉도 토양에서 분리한 Bacillus 속 균주의 프로바이오틱 잠재성 평가

심명욱; 한덕기

doi:10.23005/ksmls.2023.8.1.50

울릉도 토양에서 분리한 Bacillus 속 균주의 프로바이오틱 잠재성 평가
Assessment of Probiotic Potential of Bacillus spp. Isolated from Ulleungdo, Korea 원문보기

한국해양생명과학회지 = Journal of marine life science, v.8 no.1, 2023년, pp.50 - 55

심명욱 (강릉원주대학교 웰니스바이오산업학과) , 한덕기 (강릉원주대학교 해양생명과학과)

초록
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프로바이오틱스는 다양한 환경에서 분리되어 왔으며, Bacillus 균주는 유산균과 같은 일반적인 프로바이오틱스의 한계를 보완할 수 있는 내생포자 형성 능력으로 인해 프로바이오틱스 균주 중에서 유리하다. 본 연구의 목적은 한국에서 오염되지 않은 환경으로 알려진 울릉도 토양에서 분리된 Bacillus 균주의 프로바이오틱스 잠재성을 조사하는 것이다. 토양 시료는 울릉도 각지에서 채취하였으며, 항생제 내성과 효소 활성을 평가하였다. 항생제에 내성을 나타내지 않는 6개의 Bacillus 균주를 확보하였고 이후에 효소 활성을 검사하였다. 인체에 악영향을 미칠 수 있는 β-glucuronidase 효소는 활성이 나타나지 않았으며, 시중에서 판매되고 있는 Bacillus 프로바이오틱스와 유사한 효소의 활성과, 추가적으로 펩타이드 가수분해효소인 Leucine arylamidase의 활성이 나타난 NB-1 균주가 확인되었다. 이에, 추가적인 효능 연구 및 안정성 실험을 통해 프로바이오틱스 균주로서의 가능성을 모색해야 할 필요가 있다고 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Probiotics have been isolated from various environments and Bacillus species are advantageous among the probiotic bacteria due to their ability to form endospores that can compensate for the limitation of typical probiotics such as lactic acid bacteria. The aim of this study is to investigate the probiotic potential of Bacillus species from Ulleungdo soil, known as an unpolluted environment in Korea. Soil samples were collected from various areas of Ulleungdo, and Bacillus spp. were isolated, and assessed for antibiotic resistance and enzymatic activity. Six Bacillus spp. were not resistant to all tested antibiotics and subsequently tested for enzyme activity. We found the six Bacillus spp. were all inactive β-glucuronidase enzyme, which can have detrimental effects on human health, and one of Bacillus spp. showed an activity of Leucine arylamidase suggesting its probiotic potential.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Map of sampling sites in Ulleungdo.
표 Table 1. Sampling sites in Ulleungdo
그림 Fig. 2. 73 lsolated bacteria from Ullenugdo soil (Genus level).
표 Table 2. 56 Bacillus spp. isolated from Ulleungdo soil
표 Table 3. Antibiotic susceptibility test using disk diffusion method for Bacillus spp.
표 Table 4. Enzyme activity test using API ZYM Kit

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 청정지역인 울릉도의 토양 환경에서 내생포자를 형성하는 Bacillus 속 균주를 분리 · 동정하여, 산업적으로 활용할 수 있는 프로바이오틱스의 가능성을 평가하였다

제안 방법

본 연구에서는 청정지역인 울릉도의 토양 환경에서 내생포자를 형성하는 Bacillus 속 균주를 분리 · 동정하여, 산업적으로 활용할 수 있는 프로바이오틱스의 가능성을 평가하였다. 내생포자를 형성하는 Bacillus 속 균주는 내열성이 있기 때문에 고온에서도 생존이 가능할 것으로 판단하였고, 이에 토양 시료에 존재하는 다양한 균주들로부터 내열성 균주를 일차적으로 선별하고자 배양 전 토양 시료들을 모두 60℃에서 하루 동안 건조하였다. 그 결과 울릉도 토양 시료에서 분리한 총 73개의 균주들 중 56개가 Bacillus 속의 균주로 동정되었으며, 이를 통해 환경 시료에서 Bacillus 속의 균주를 선택적으로 배양하기 위해서는 고온 · 건조 등의 적절한 전처리 과정이 수반되어야 함을 확인하였다.
항생제 내성이 나타나지 않은 균주들을 선별한 뒤, API ZYM kit (Biomerieux, Co.)를 사용하여 18가지 효소반응(Alkaline phosphatase, Esterase (C4), Esterase lipase (C8), Lipase (C14), Leucine arylamidase, Valine arylamidase, Cystine arylamidase, Trypsin, α-chymotrypsin, Acid phosphatase, Naphthol-AS-BI-phosphohydrolase, α-galactosidase, β-galactosidase, β-glucuronidase, α-glucosidase, β-glucosidase, N-acetyl-β-glucosaminidase, α-mannosidase, α-fucosidase)에 대한 활성을 측정하였다

대상 데이터

효소반응의 실험 대조군으로는 Bacillus 프로바이오틱스인 B. licheniformis를 사용하였다.
, Korea) 배지에 도말하여 25℃에서 하루 동안 배양하였다. 각 시료의 배양 배지에서 색상과 크기가 서로 다른 12개의 단일 콜로니들을 선별하여 2차례 계대배양을 수행한 뒤, 총 73개의 균주들을 확보하여 이후의 실험에 사용하였다.
울릉도의 토양에서 박테리아 균주를 탐색하기 위하여 2021년 7월 울릉도 일대의 6 지점을 선정하여 토양을 채집하였다(Fig. 1, Table 1).

성능/효과

또한 B. licheniformis 균주에서 양성반응이 나오지 않았던 Leucine arylamidase의 활성이 나타난 NB-1, DS-14 균주가 확인되었다(Table 4).
선별된 DS-14, NB-1, NB-3, NB-7, NB-11, NC-14의 Bacillus 속 균주들과 대조군인 B. licheniformis 균주의 효소 활성 검사 결과, 실험 균주들 모두 Alkaline phosphatase의 활성이 강하게 나타났으며 Esterase (C4) 반응에서도 양성반응을 나타냈다. Esterase lipase (C8) 활성은 NC-14 균주 이외에 모두 활성이 나타났다.
pacificus 1균주, B. paranthracis 1균주로 각각 동정 되었다(Table 2).
그 결과 울릉도 토양 시료에서 분리한 총 73개의 균주들 중 56개가 Bacillus 속의 균주로 동정되었으며, 이를 통해 환경 시료에서 Bacillus 속의 균주를 선택적으로 배양하기 위해서는 고온 · 건조 등의 적절한 전처리 과정이 수반되어야 함을 확인하였다.
울릉도 토양에서 분리한 73개의 균주들의 DNA를 추출하여 16S rRNA sequencing을 수행한 결과 총 56개의 균주가 Bacillus 속으로 동정 되었으며, 나머지 18개의 균주들은 각각 Priestia (N=7), Psedomonas (N=3), Stenotrophomonas (N=3), Flavobactereium (N=1), Microbacterium (N=1), Peribacillus (N=1) 그리고 Leifsonia (N=1)의 균주들로 확인되었다(Fig. 2).

참고문헌 (21)

Alonso C, et al. 2017. Antibiogramj: A tool for analysing images？from disk diffusion tests. Computer Methods and Programs？in Biomedicine 143: 159-169.？

상세보기
Aslam B, Baloch Z, et al. 2018. Antibiotic resistance: a rundown？of a global crisis. Infection and Drug Resistance 11: 1645.？

상세보기
Blair JM, Webber MA, Baylay AJ, Ogbolu DO, Piddock LJ. 2015.？Molecular mechanisms of antibiotic resistance. Nature Reviews？Microbiology 13: 42-51.？
Cutting SM. 2011. Bacillus probiotics. Food Microbiology 28: 214-220.？

상세보기
Gueimonde M, Salminen S. 2006. New methods for selecting and？evaluating probiotics. Digestive and Liver Disease 38: S242-S247.？

상세보기
Hill C, et al. 2014. The International Scientific Association for？Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope？and appropriate use of the term probiotic. Nature Reviews？Gastroenterology & Hepatology 11: 506-514.？
Hong SW. 2020. Postbiotics: Next-generation of lactic acid bacteria.？Korean Society for Food Science of Animal Resources 9: 11-19.？
Kerry RG, Patra JK, Gouda S, Park Y, Shin HS, Das G. 2018. Benefaction of probiotics for human health: A review. Journal of？Food and Drug Analysis 26: 927-939.？
Lee JH, Hong HW, Han D. 2022. Survey of Antibiotic Resistant Bacteria in Ull eungdo, Korea. Korean Journal of Environmental Agriculture 41: 344-354.？
Li M, et al. 2017. Bacillus zanthoxyli sp. nov., a novel nematicidal bacterium isolated from Chinese red pepper (Zanthoxylum bungeanum Maxim) leaves in China. Antonie van Leeuwenhoek 110: 1179-1187.？

상세보기
Mongkolthanaruk W. 2012. Classification of Bacillus beneficial substances related to plants, humans and animals. Journal of Microbiology and Biotechnology 22: 1597-1604.

원문보기 상세보기
Myung DS, Joo YE. 2012. Gut microbial influence and probiotics on colorectal cancer. The Korean Journal of Gastroenterology 60: 275-284.？

상세보기
Nagorska K, Bikowski M, Obuchowski M. 2007. Multicellular behaviour and production of a wide variety of toxic substances support usage of Bacillus subtilis as a powerful biocontrol agent. Acta Biochimica Polonica 54: 495-508.
Park J-M, Lee J-H, Hong S-I. 2014. A research trend analysis of probiotics and prebiotics. Food Science and Industry 47: 54-66.？
Rhee YK, Kim DH, Han MJ. 1998. Inhibitory effect of Zizyphi fructus on β-glucuronidase and tryptophanase of human intestinal bacteria. Korean Journal of Food Science and Technology 30: 199-205.？
Saarela M, Mogensen G, Fonden R, Matto J, Mattila-Sandholm T. 2000. Probiotic bacteria: safety, functional and technological properties. Journal of Biotechnology 84: 197-215.

상세보기
Schallmey M, Singh A, Ward OP. 2004. Developments in the use of Bacillus species for industrial production. Canadian Journal of Microbiology 50: 1-17.？

상세보기
Seong Y-J, Park MS. 2019. Trends in probiotics product. Food Science and Industry 52: 229-240.？
Seo Y, Yoon Y, Kim S. 2019. Functionality and safety of probiotics. Journal of Dairy Science and Biotechnology 37: 94-101.
Sugita H, et al. 1998. Production of the antibacterial substance by Bacillus sp. strain NM 12, an intestinal bacterium of Japanese coastal fish. Aquaculture 165: 269-280.？

상세보기
Usmonov A, Yoo SJ, Kim ST, Yang JS, Sang MK, Jung HW. 2021. The Bacillus zanthoxyli HS1 strain renders vegetable plants resistant and tolerant against pathogen infection and high salinity stress. The Plant Pathology Journal 37: 72.

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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