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Medium optimization for enhanced growth of Bacillus subtilis SRCM102046 possessing antibacterial activity using response-surface methodology KCI 등재 SCOPUS
반응표면분석법을 이용한 항균활성을 가지는 Bacillus subtilis SRCM102046의 균체 증량을 위한 배지 최적화
- 언어KOR
- URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/361825
pp.613-624
본 연구에서는 다양한 식품유해미생물에 대한 길항작용 및 항산화활성이 우수한 B. subtilis SRCM102046 균주를 식품보존 소재로서 이용하기 위해 반응표면분석법을 이용하여 균체 증량을 통한 항균활성 및 항산화활성 증대를 도모하고자 하였다. SRCM102046의 산업적 활용을 위한 성장조건을 최적화하기 위해 배양시간에 따른 균체 성장을 조사하였으며, 통계학적 기법인 반응표면분석법을 사용하였다. SRCM102046의 최적 성장을 위한 배지 성분을 선별하기 위해 Plackett-Burman design을 이용하였으며, PBD 결과 선별된 배지 성분으로 molasses, sucrose, peptone으로 예측되었다. 각 배지 성분의 최적농도를 결정하기 위한 방법으로 central composite design을 이용하였으며, 최종적으로 예측된 각 배지 성분의 농도는 molasses 7 g/L, sucrose 7 g/L, peptone 2 g/L로 예측되었다. 이때의 균체량은 22.03±1.30 g/L로 예측되었으며, 통계분석을 통해 실험모델의 적합성을 확인하였다. 또한, 실험 모델을 수행하여 건조균체량을 측정한 결과 22.02±0.35 g/L로 측정되어 실험모델에 의해 예측된 값이 오차범위 내에 존재하여 모델의 신뢰성이 매우 높음을 확인하였으며, 이는 실험모델에 의해 예측된 최적배지 사용시 최적화 이전의 LB 배지에서의 균체량(2.47±0.03 g/L)대비 약 9배의 균체량이 증가함을 확인하였다. 또한 최적배지에서 B. subtilis SRCM102046 배양 시 항균활성은 대조구로 사용된 LB 배지에서의 항균활성 대비 최대 140% 향상되었으며, 항산화활성은 약 100.41% 증가함을 확인하였다. 본 연구를 통하여 식품보존제로서B. subtilis SRCM102046의 산업화를 위한 배지최적화를 수행하였으며, 추후 박테리오신의 정제 및 특성 등에 대한 세부적인 연구가 필요하지만 본 연구를 통해 확립된 배양조건을 기반으로 식품보존 소재의 측면에서 매우 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
The aim of this study was to investigate the optimal conditions for increasing the growth yield of Bacillus subtilis SRCM102046, a strain possessing potential biopreservative properties. B. subtilis SRCM102046 showed remarkable antibacterial activity against a wide range of bacterial foodborne pathogens that cause serious food spoilage, as well as high antioxidant capacity. Response-surface methodology (RSM) was used to optimize medium composition to enhance B. subtilis SRCM102046 biomass. The effects of 14 different components on biomass production were investigated and three significant positive factors, molasses, sucrose, and peptone, were selected as the main factors for improving biomass based on a Plackett-Burman design (PBD). Next, we optimized the concentrations of these three factors using a central composite design. The predicted optimized concentrations were 7 g/L molasses, 7 g/L sucrose, and 2 g/L peptone. The coefficient of determination (R2, 0.9755) for the model and probability value showed that our model was highly significant. Finally, an overall approximate 9-fold increase in dry cell weight yield (22.03 g/L) was achieved using the optimized medium compared with the non-optimized medium (2.47 g/L). Furthermore, we confirmed that the antibacterial activity and antioxidant activity also increased by 140% and 100.41%, respectively. These research is expected to be useful data for the production of food preservatives by establishing optimal conditions for increasing the growth yield of microorganisms possessing excellent antimicrobial activity.
서론
재료 및 방법
결과 및 고찰
요약
References
