Lactic acid bacteria produce different types of inhibitory compound that have a bactericidal effect. The inhibitory compounds produced include metabolic end products, bacteriocins that are antimicrobial peptides with antibiotic effect, hydrogen peroxides and numerous organic acids depending on their fermentation pathway. The inhibitory activity by bacteriocins produced by lactic acid bacteria is diverse, comprising of strains capable of inhibiting different types of Gram-positive microorganisms to those that affect only organism of close general. With the growing concern over the spread of antibiotic-resistant microorganisms and the possibility of current therapies becoming inefficient, it is imperative to find antibiotics alternatives. In food preservation, naturally occurring peptides with antimicrobial activity are favoured over chemical preservatives a more reason why there should be a holistic approach to taking advantage of bacteriocinogenic bacteria in medicine and food industry. This review focuses on the application of bacteriocin in food preservation, food industry, livestock and medicine.

Probiotic-derived bacteriocins have attracted considerable attention as an alternative to synthetic preservatives in the food industry, as synthetics are harmful to health. Lactobacillus gasseri G2 isolated from infant feces has been demonstrated to possess probiotic properties such as bile salt and acid tolerance, antibiotic resistance, and broad antimicrobial activity. Bacteriocin was partially purified by acetone precipitation and characterized for several properties. It was found to be highly thermostable and resistant to heating at 120oC for 15 min. Bacteriocin activity remained unaffected with changes in the pH range from 2.0 to 10.0 and by solvents such as acetone, methanol, ethanol, and butanol. The antimicrobial activity was not affected by α-amylase, lysozyme, and lipase, but was reduced after treatment with protease, trypsin, and proteinase K, suggesting that it has a proteinaceous nature. Bacteriocin inhibited a broad range of target bacteria belonging to both Gram-positive and Gram-negative groups: Bacillus cereus, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens, Escherichia coli O157:H7, Enterobacter sakasakii, Salmonella Enteritidis, Shigella flexneri, Shigella boydii, Vibrio parahaemolyticus, and Vibrio vulnificus. Bacteriocin appeared as a smear of the protein band with a molecular weight between 2-5 kDa, which showed a clear zone of inhibition after bioassay. The high thermostability and acid/alkali stability of bacteriocin reflect its potential commercial significance.

β-mannanase from Trichoderma reesei was purified by DEAE Sephadex A-50 ion exchange chromatography and Sephadex G-100 gel chromatography. The molecular weight was determined to be 54 kDa by tricine SDS-PAGE. Trigonella foenum-graecum galactomannan was hydrolyzed by the purified β-mannanase, and then the hydrolysates were separated by Bio-Gel P2 chromatography. The main hydrolysates were composed of D.P. (degree of polymerization) 2, 3, and 4, 6 galactomanno-oligosaccharides. To investigate the effects of Trigonella foenum-graecum galactomanno- oligosaccharides on in vitro growth of L. plantarum, were cultivated individually on a modified-MRS medium containing carbon sources such as low- and high-molecular-weight galactomanno-oligosaccharide. Lactobacillus plantarum grew 1.8-fold after treatment with high- and low-molecular-weight galactomanno-oligosaccharides, compared to 1.3-fold for those with standard MRS medium. Bacteriocin was purified by Sephadex G-100 gel chromatography and determined to be 122 kDa by tricine SDS-PAGE. The bacteriocin activated doubly more effectively after treatment with galactosmanno-oligosaccharides compared to those with standard MRS medium. Bacteriocin showed antimicrobial activity against Staphylococcus aureus. The inhibitory compound lost activity when heated to temperatures greater than 30oC and when inhibited to pH changes that lowered the pH below 4 or raised it above 5. Furthermore, its effects were inhibited by treatment with proteolytic enzymes.

박테리오신은 미생물이 생산하는 단백질성의 항균물질이다. 본 연구에서는 Enterococcus faecium CJNU 2008 균주로부터 생산되는 박테리오신에 대한 일부 특성을 규명 하였다. 부분 정제 박테리오신은 열처리(100℃ 30분, 121℃ 15분) 및 유기용매(메탄올, 에탄올, 아세톤, 아세토니트릴, 클로로포름)에 대한 안정성이 우수하였으며 효소처리의 경우 Lipase와 α-Amylase에 대해서는 안정하였으나 Protease 처리에서 활성이 소실되었다. 이는 E. faecium CJNU 2008 균주가 생산하는 항균물질이 단백질성의 박테리오신임을 추가적으로 증명하는 것이다. 병원성 세균인 Listeria monocytogenes 균주를 지시균으로 사용했을 때 박테리오신은 살균(bactericidal)의 작용양상을 보였다. Tricine-SDS-PAGE를 이용한 박테리오신의 분자량은 6.5 kDa 이하로 확인되었다. 부분 정제된 박테리오신을 이용하여 HPLC법을 활용한 정제를 수행하였으며 크로마토그램 상에서 단일 피크를 얻었을 수 있었다. 앞으로 정제된 박테리오신은 생화학적 분석 등에 활용할 계획이다.

This study is Antimicrobial activity for bacteriocin produced by Lactobacillus acidophilus. Production of lactacin B was pH dependent, with maximum activity detected in broth cultures maintained pH 6. As a result of the antimicrobial activity against p. acnes in the pH culture, the clear zone was the largest at pH 6 and persisted for a long time.

기능성 발효유로 알려진 케피어로부터 박테리오신 생산 유산균주(CJNU 2008)를 선발하였다. CJNU 2008 균주는 16S rRNA 유전자 염기서열 분석을 통해 Enterococcus faecium으로 동정되어 E. faecium CJNU 2008로 명명하였다. E. faecium CJNU 2008균주의 배양액 및 부분정제 농축액은 Listeria monocytogenes와 Staphylococcus aureus와 같은 병원성 세균을 포함하여 몇몇 균주들에 대해서 항균활성을 나타내었다. E. faecium CJNU 2008 균주의 박테리오신 생산을 위한 배양 최적조건은 MRS broth, 30℃ 및 pH 7.0으로 확인되었다.

This study was conducted to evaluate the biopreservative potential of a bacteriocin-containing cell-free culture from Lactococcus lactis A164 on tofu. In order to increase the shelf-life of tofu, cell-free culture of A164 was added to tofu coagulant agent for coagulation process. Compared with tofu treated with distilled water, lactic acid, or cell-free culture from Lactobacillus plantarum P23, the tofu treated with a bacteriocin-containing cell-free culture from A164 could significantly suppress the number of total bacteria and extend the shelf-life of tofu. The antibacterial activity of tofu treated with cell-free culture from A164 was further evaluated by using modified agar diffusion method with Weissella paramesenteroides ATCC33313, as an indicator strain. The cell growth of the indicator strain was significantly inhibited by tofu treated with cell-free culture from A164. These results indicate that a bacteriocin-producing strain, L. lactis A164, can be used as a biopresevative for extending the shelf life of fresh-processing foods such as a tofu.

이 연구는 자돈의 분변에서 분리된 Enterococcus faecim 193이 생산한 박테리오신을 부분정제하고 그 특성을 파악하여 천연 식품보존제 또는 첨가제로서의 이용가능성을 알아보고자 실시되었다. Enterococcus faecium 193의 배양시간에 따른 항균활성을 측정한 결과 항균활성은 3시간째부터 나타나기 시작하여 12시간째에 1280 AU/ml로 최대 활성을 나타내었다. Enterocin 193은 단백질 분해효소(trypsin, pepsin, 및 proteinase K)의 처리에 의해 항균활성이 소실되었으나 넓은 범위의 pH (1-11)와 열처리(121℃, 15분)에 비교적 안정하였다. 또한 50% 농도의 acetone, acetonitrile, chloroform 및 ethanol 등 유기용매에 안정하였으나, 50% methanol을 처리할 경우 항균활성이 50% 감소하였다. 이 박테리오신은 황산암모늄 침전, 소수성 크로마토그래피와 젤 여과 크로마토그래피에 의해 정제되었고 specific activity는 14.8배 증가하였다. SDS-PAGE에 의해 측정한 이 단백질의 분자량은 약 5 kDa이었다.

Pediococcus pentosaceus KC-007가 생산하는 박테리오신은 MRS 배지에서 대수 증식기 말기에 최대로 생산되어 세포 외로 분비되었다. 박테리오신 활성은 proteinase K,trypsin, chymotrypsin, pepsin, subtilisin A 등의 단백질 가수분해효소에 의해 완전히 저해되었으나, catalase, lysozyme,lipase, ribonuclease A, α-amylase에 의해서는 저해되지 않고 안정하게 유지되었다. 박테리오신은 pH 2부터 8까지 범위에서 활성이 완전하게 유지되었으며, 100oC에서 60분간 또는 autoclave 처리에 의해서도 활성이 유지되었다. 박테리오신활성은 acetone, chloroform, ethanol, hexane, isopropanol,methanol 등의 유기용매나 SDS, Tween 20 등의 계면활성제의 작용에 영향을 받지 않았다. 본 연구에서 사용한 박테리오신은 Bacillus cereus, Escherichia coli O157-H7,Listeria monocytogenes과 같은 식중독 세균에 대한 높은항균활성을 지니고 있으므로 식품 보존제로서의 이용성이높을 것으로 판단된다.

25 종류의 신선 과채류로부터 MRS 한천 고체배지에서 생육하는 1,250주의 유산균을 분리한 후 식중독 세균인 Escherichia coli 0157:H7, Listeria monocytogenes, Bacillus cereus와 유산균인 Lactobacillus plantarum, L. casei, Lactococcus lactis subsp. lactis에 대한 생육저해활성을 조사하였다. 조사한 1,250 균주 중에서 23 종류의 과채류에 존재하는 607 균주(총 조사균주의 49%)가 E. col 0157:H7, L. monocytogenes 또는 B. cereus에 대한 항균활성을 나타내었다. 이 균주들의 L. plantarum, L. casei, Lactococcus lactis subsp. lactis에 대한 항균활성을 측정한 결과, 7 종류의 과채류에 존재하는 24 균주(총 균주의 3%)가 박테리오신 유사활성을 나타내었으며, 이 균주들의 생리적 형태학적 특징을 조사한 결과 전형적인 유산균의 특징을 지니고 있었다. 24 균주 중에서 3 균주는 nisin을 생산하는 것으로 판단되었으며, RAPD-PCR 분석을 통하여 동일한 과채류에 존재하는 균주들은 유사한 분류학적 특징을 지니고 있는 것으로 확인되었다.

우리의 전통 발효식품인 동치미로부터 E. coli O157에 대한 항균 활성을 나타내는 L. plantarum K11 균주가 생산하는 박테리오신의 활성에 영향을 미치는 배양 조건에 관하여 살펴보았다. 본 균주가 생산하는 박테리오신은 MRS 배지 상에서 가장 높은 활성을 나타내었고 M17, BHI 및 TSB 보다 균의 증식속도도 빠르게 나타났다. 대수기 초기부터 활성이 점점 증가하기 시작하여 정지기 때 최대에 이르렀고 이후에는 급격히 감소하였다 배양온도의 영향으로는 온도가 상승함에 따라 박테리오신의 활성도 증가하여 최대 활성은 37circC상에서 나타났고 45circC에서는 오히려 활성이 감소하였다. 배지의 초기 pH 영향을 살펴본 결과 배양 8시간부터 pH 7.0과 8.0에서 활성이 나타나기 시작하여 배양이 진행될수록 pH 7.0에서 최대로 나타났으나, pH 5.0과 9.0에서는 활성이 매우 약하게 나타났다 Glucose 0.5, 1.0%와 lactose 0.5sim1.5%를 첨가한 경우 대조구에 비해 박테리오신 활성이 2배 이상 증가하였으나, galactose 1.0%, fructose 1.0% 및 maltose 1.5% 이상 첨가 시에는 대조구 보다 오히려 활성이 감소되었다. 질소원은 0.5%의 beef extract나 tryptone 혹은 0.5와 1.0%의 peptone이나 yeast extract에 의해 대조구와 동일한 활성을 나타내었으나, 그 이상의 농도로 첨가했을 때에는 활성이 감소되었다. 또한 NaCl 0.5%와 K2HPO4 0.5% 첨가한 경우 박테리오신의 활성이 대조구보다 2배 증가한 반면, NaCl 2.0%, K2HPO4 2.0% 이상, MgSO4cdot7H2O 1.5% 이상 및 MnSO4cdotH2O 1.0% 이상을 첨가했을 때에는 대조구 활성의 50% 이하로 감소하였다.

우리나라 고유의 전통발효 식품인 메주로부터 항리스테리아 활성을 나타내는 유산균을 분리한 후 동정한 결과 E. faecium MJ5-14로 명명되었으며, 이들의 박테리오신은 MRS broth중에 37??에서 12-18시간 배양하는 동안 최대의 활성을 나타내었다. L. monorcytogenes KCTC 3569와 KCTC 3710 및 L. ivanovii subsp. ivanovii에 대한 박테리오신의 활성은 640 BU/mL이었고, L. innocua ATCC 33090, L. ivanovii ATCC 19119, L. grayi KCTC 3581 및 L. seeliger KCTC 3591에 대한 활성은 1280 BU/mL으로 나타났다. L. monocytogenes KCTC 3569와 E. faecium MJ5-14을 혼합 배양한 경우 L. monocytogenes의 감소 효과는 25?? 이하 보다는 E. faecium MJ5-14 박테리오신 생산 최적 온도인 37℃에서 더 높게 나타났으며, f. Jhrrf'um MJ5-1꾸T 박테리오신 항균 효과는 1. mouoryrogenrrKCTC 3569의 초기 균수와 첨가한 박테리오신의 양에 따라 좌우되어 교. mouocyrogrurr의 초기 균수가 적고, 박테리오신의 첨가량이 많을수록 항균효과가 높아짐을 될인하였다. 또한 박테리오신 70 BU/mL첨가에 의한 항균 효과는 균 증식이 활발한 대수증식기 중반 이후 보다는 유도기 내지는 대수증식기 초반부에 더 크게 나타났다. 한편,박테리오신 25 BU/CL을 첨가에 의해선 고. HororyrDfrurr KCfC 3569세포벽의 일부가 얇아rl고, 50 BU/DL 이상의 농도에 의해선 세포막이 파괴되면서 세포 내용물의 유출 현상이 관찰되었다.

A amylase producing bacteria were isolated from tofu residue and identified as Bacillus sp. according to the morphological and biochemical properties, which were named Bacillus sp. GM7330 and Bacillus sp. GM7312. The cultural condition for the production of amylase was showed on 5% tofu residue added 3% glucose and 0.15% yeast extract. And incubated during 72 hrs at 30℃, Bacillus sp. GM7330 and Bacillus sp. GM7312 were producing amylase of 488 units and 341 units.

Corn syrup에서 발효한 후 분말화한 bacteriocin(Bc)을 김치에 첨가하여 25℃에서 발효시키면서 김치의 품질특성에 미치는 영향을 조사하였다. 1.0%, 3.0%, 5.0%로 김치에 첨가한 결과 가식기간 유지기간인 pH 4.0∼4.2에 도달하는 시간으로 비교해 볼 때 pH 저하 지연효과가 컸으며 이들 모두 첨가되는 농도가 높을수록 그 효과가 현저하였다. 김치액의 색 변화는 L 값과 b 값은 증가 경향을 보였으나 a 값은 감소 경향을 보여주었다. 견고성은 발효 21시간까지 증가하다가 감소하였으며 발효 말기에 다시 약간 증가하였다.

The bacteriocin produced by Lactobacillus sp. GM7311 was purified by sequential steps including n-propanol/acetone treatment, CM-cellulose chromatography, and gel filtration on Sephacryl HR-100. The relative activity of bacteriocin increased 493-fold after final purification step with a recovery of 8.3%. Two protein bands of ca. 8,200 and 2,500 were detected by SDS-PAGE of bacteriocin purified through CM-cellulose and sephacryl HR-100 chromatography and both of them had bacteriocin activity.

Bacteriocins from lactic acid bacteria have attracted much attention in recent years because of their useful worth in increasing safety and extending shelf life of foods. These substances show an inhibitory effect against some food spoilage bacteria and food-borne pathogens. The inhibitory effect of the bacteriocin produced by lactic acid bacteria against Listeria monocytogenes(L. monocytogenes) was examined in this study. The culture supernatants of 5 kinds of bacteria among the 10 kinds of tested lactic acid bacteria had the inhibitory activity against Listeria sp., various Gram positive and Gram negative bacteria. Bacteriocin produced by Lactobacillus plantarum(Lact. plantarum) LMG 7945 was the most active toward L. monocytogenes. Bacteriocin production of the Lact, plantarum LMG 7945 cultured on MRS broth was increased late logarithmic phase over early stationary phase. This bacteriocin was stable at heat treatment and acidic pH relatively; The activity was retained after heating at 121 for 15min and was active in the pH range of 2-4 but was lost above pH 5.